Эффективное получение водорода на электрокатализаторах MoNi₄ с быстрой кинетикой диссоциации воды

Различные электрокатализаторы, не содержащие платины, исследовались для реакции выделения водорода в кислых растворах. Однако в экономичных водно-щелочных электролизёрах низкая скорость диссоциации воды (стадия Вольмера) на бесплатиновых электрокатализаторах приводит к низкой активности при получении водорода. В настоящей работе сообщается об электрокатализаторе MoNi₄, нанесённом на кубоиды MoO₂ на никелевой пене (MoNi₄/MoO₂@Ni), который получают контролируемой диффузией атомов никеля наружу при отжиге прекурсорных кубоидов NiMoO₄ на никелевой пене. Экспериментальные и теоретические результаты подтверждают, что на электрокатализаторе MoNi₄ протекает быстрое выделение водорода, скорость которого определяется стадией Тафеля. В результате электрокатализатор MoNi₄ демонстрирует нулевое перенапряжение начала реакции, перенапряжение 15 мВ при 10 мА см⁻² и низкий наклон Тафеля 30 мВ на декаду в электролите 1 М гидроксида калия; эти показатели сопоставимы с характеристиками платины и превосходят показатели современных бесплатиновых электрокатализаторов. Благодаря масштабируемости получения и стабильности электрокатализатор MoNi₄ перспективен для практического применения в водно-щелочных электролизёрах.