Elektroliza morske vode ima ogromno obećanje kao sredstvo za dekarbonizaciju globalnog energetskog sektora. Međutim, izazovi kao što su anodna korozija hloridnim jonima, neželjene reakcije oksidacije hlorida i visoka cena katalizatora ometaju direktnu elektrolizu morske vode.
Da bi se pozabavili ovim problemima, materijali od nikl-gvožđa (NiFe) su se pojavili kao atraktivni bifunkcionalni katalizatori i za evoluciju vodonika i za evoluciju kiseonika zbog svoje visoke unutrašnje aktivnosti i pristupačnosti. Strukture ugljenika na bazi drveta (VC) su privukle pažnju kao idealan supstrat za ove aktivne materijale zbog svoje hijerarhijske porozne prirode i odlične provodljivosti.
U pokušaju da se poboljša stabilnost elektroda na bazi NiFe u elektrolizi morske vode, novi pristup su osmislili prof. Hong Čen (Južni univerzitet nauke i tehnologije u Kini), prof. Bing-Jie Ni (Univerzitet Novog Južnog Velsa u Australija) i prof. Zongping Shao (Kurtin Univerzitet u Australiji). Istraživanje je objavljeno u časopisu Naučni bilten.
Uvođenjem volframa u aktivne katalizatore na bazi NiFe značajno su poboljšana antikorozivna svojstva i stabilnost anoda. Inovativna elektroda NiFe sulfida (V-NiFeS/VC) podržana VC-om je razvijena za efikasnu ukupnu elektrolizu morske vode kroz specijalizovanu metodu pripreme koja uključuje impregnaciju i sulfidaciju.
Tim je otkrio da V-NiFeS/VC elektroda pokazuje trodimenzionalnu hijerarhijsku poroznu strukturu sa orijentisanim mikrokanalima, gusto usidrenim V-NiFeS nanočesticama i visokom poroznošću, jačajući njenu električnu provodljivost i efikasnost. Performanse elektrode su dodatno poboljšane njenim bogatim redoks aktivnim centrima, odličnim elektrokatalitičkim svojstvima i stabilnošću u uslovima alkalne morske vode.
Inovativna elektroda je pokazala superiornu aktivnost i stabilnost iu reakciji evolucije kiseonika (OER) i reakciji evolucije vodonika (HER) u alkalnoj morskoj vodi, nadmašujući tradicionalne katalizatore.
„Evolucija in situ strukture V-NiFeS/VC u OER-u stvara antikorozivne vrste volframata i sulfata na površini aktivnih Ni/Fe oksihidroksida. Takođe, samo-evoluirajući V-NiFeS ukrašen NiFeOOH može efikasno katalizirati HER,“ kaže Zhijie Chen, prvi autor. Njegova niska cena proizvodnje i visoka efikasnost čine ga ubedljivim izborom za elektrolizu morske vode, značajno doprinoseći unapređenju održive proizvodnje vodoničnog goriva.
Ovo istraživanje ne samo da naglašava važnost rekonstrukcije strukture za reakcije konverzije energije, već i pokazuje potencijal ugljeničnih struktura dobijenih iz drvnog otpada u naprednom dizajnu elektrohemijskih uređaja. Pored toga, prenamjenom obilnog drvnog otpada u efikasne katalizatore za elektrolizu morske vode, ovaj rad utjelovljuje pristup kružne ekonomije, minimizirajući stvaranje otpada i promovirajući održivu proizvodnju zelenog vodonika iz morske vode.
