Aktivitätssteigerung der Wasserstoffentwicklung von Platinelektroden in alkalischen Medien unter Verwendung von Ni‐Fe‐Clustern. (30th April 2020)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Xue, Song; Haid, Richard W.; Kluge, Regina M.; Ding, Xing; Garlyyev, Batyr; Fichtner, Johannes; Watzele, Sebastian; Hou, Shujin; Bandarenka, Aliaksandr S.
• Is Part Of: Angewandte Chemie. Volume 132:Number 27(2020)
• Page Start: 11026
• Page End: 11031
• Publication Date: 2020-04-30
• Subjects: Alkalische Wasserelektrolyse -- Elektrokatalyse -- Nickel-Eisen-Cluster -- Platin -- Wasserstoffentwicklungsreaktion; Chemistry -- Periodicals; 540
• DOI: 10.1002/ange.202000383
• Languages: English
• ISSNs: 0044-8249

Abstract

Abstract: In dieser Arbeit zeigen wir eine einfache Möglichkeit, die Aktivität der Wasserstoffentwicklungsreaktion (HER) von Pt‐Elektroden in alkalischen Medien durch Auftragen von Ni‐Fe‐Clustern zu verbessern. Dabei wird die benötigte Überspannung, um eine Stromdichte von 10 mA cm −2 in H2 ‐gesättigtem 0.1 m KOH zu erreichen, für Modell‐Einkristallelektroden auf ≈70 mV reduziert. Nach unserem Wissen übertreffen diese modifizierten Elektroden die Leistung aller bisher gezeigten Elektrokatalysatoren, die unter ähnlichen Bedingungen getestet wurden. Darüber hinaus wurde der Einfluss i) des Ni:Fe‐Verhältnisses, ii) der Clusterbedeckung und iii) der Art der im Elektrolyten vorhandenen Alkalimetallkationen auf die HER‐Aktivität untersucht. Die gesteigerte Reaktionsgeschwindigkeit der katalysierten Reaktion stammt wahrscheinlich sowohl von der verbesserten Wasserdissoziation an den Ni‐Fe‐Clustern, als auch von der anschließenden optimierten Wasserstoffadsorption und ‐rekombination an den Pt‐Atomen der Ni‐Fe/Pt‐Grenzfläche. Abstract : Die Modifizierung von Pt(111) und nanostrukturierten Pt‐Elektrokatalysatoren mit Nickel‐Eisen‐Clustern führt zu einer gesteigerten alkalischen HER‐Leistung. Die Aktivität wurde durch Variieren des Ni:Fe‐Verhältnisses, der Bedeckung durch die Metall‐Cluster und der Elektrolytzusammensetzung optimiert. Diese Verbesserung wird auf ein günstigeres Gleichgewicht zwischen der Förderung der Wasserdissoziation und der Verhinderung einer *OH‐Blockade zurückgeführt.