$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
De opslag van fluctuerende hernieuwbare energiebronnen zoals zonne- en windenergie is van groot sociaal belang door de geleidelijke vervagen van fossiele brandstoffen en de daaropvolgende behoefte aan alternatieve energiebronnen. In dit opzicht is waterstof een veelbelovende duurzame kandidaat voor een moleculaire energieopslagoplossing door een schoon verbrandingsproces. 1 Bovendien kan waterstof als brandstof of als uitgangsmateriaal gebruikt worden voor complexere brandstoffen, bijv. Methanol. De voorkeursweg voor een eenvoudige synthese van waterstof met koolstofneutrale hulpbronnen is de elektrochemische reductie van water met behulp van duurzame energieën.
Momenteel is bekend dat platina en zijn legeringen de meest effectieve elektrokatalysatoren zijn voor de waterstofontwikkelingsreactie (HER) die een lage overpotentiaal, een snelle reactiesnelheid en werking bij hoge stroomdichtheden vertoont. 2 Door zijn hoge prijs en lage natuurlijke overvloed, alTernatieve niet-edele metalen katalysatoren zijn vereist. Onder de grote hoeveelheid alternatieve niet-waardevolle overgangsmetaalkatalysatoren zijn 3 bijzonder overgangsmetaaldikalcogeniden (MX2; M = Metaal; X = S, Se) aangetoond dat ze hoge HER-activiteit bezitten. 4 , 5 , 6 , 7 In dit opzicht presenteerden we onlangs Fe 4.5 Ni 4.5 S 8 als een zeer duurzame en actieve 'rock' HER elektrokatalysator. Dit natuurlijk overvloedige materiaal is stabiel onder zure omstandigheden en toont een hoge intrinsieke geleidbaarheid met een goed gedefinieerd katalytisch actief oppervlak. 8
Terwijl talrijke materialen met hoge HER-activiteiten zijn gemeld, wordt de elektrodebereiding vaak gepaard met veelvoudige problemen, bijv. Reproduceerbaarheid en bevredigende stabiliteit (> 24 uur). AdditionallY, aangezien de intrinsieke geleidbaarheid van katalysatoren in overgangsmetaal in bulk gewoonlijk hoog is, vereist elektrodebereiding nano-gestructureerde katalysatoren om een efficiënte elektronenoverdracht mogelijk te maken. Deze katalysatoren worden dan omgezet in een katalysator inkt die bindmiddelen bevat zoals Nafion en de katalysator. Daarna wordt de inkt op een inert elektrode oppervlak ( bv glasachtige koolstof) gedroogd. Aangezien het redelijk stabiel is bij lage stroomdichtheden, wordt een verhoogde contactweerstand en middelmatige hechting van de katalysator op de elektrodeondersteuning doorgaans waargenomen bij hoge stroomdichtheden. Daarom is de behoefte aan meer voldoende bereidingsmethoden en elektrode materialen duidelijk.
Dit protocol bevat een nieuwe voorbereidingsprocedure voor zeer duurzame en kostenefficiënte elektroden met behulp van bulkmaterialen. De voorwaarde voor een dergelijke elektrode is een lage intrinsieke materiaalweerstand. Fe 4,5 Ni 4,5 S 8 fulVoldoet aan dit criterium en kan verkregen worden via de elementen via een eenvoudige hoge temperatuursynthese in verzegelde siliciumdioxide ampullen. Het verkregen materiaal wordt gekenmerkt met betrekking tot zijn structuur, morfologie en samenstelling door middel van poeder Xray diffractometrie (PXRD), differentiële scanning calorimetrie (DSC), scan elektronenmicroscopie (SEM) en energie dispersieve Xray spectroscopie (EDX). Het gesynthetiseerde materiaal wordt verwerkt om twee soorten bulkelektroden te verkrijgen, namelijk 'rock' en 'pellet'-elektroden. De prestaties van beide elektrodentypes worden vervolgens onderzocht met behulp van standaard elektrochemische tests en H2-kwantificering uitgevoerd via gaschromatografie (GC). Een vergelijking van de prestaties van beide typen elektroden in vergelijking met vaak gebruikte drop-coating experimenten wordt gepresenteerd.