Khảo sát hoạt tính tách nước điện hóa của vật liệu FeOOH trên nền thanh carbon
,
và
*
Article Sidebar
Full Text: 
PDF
Abstract
Green hydrogen is considered a promising solution for a sustainable energy cycle through water electrolysis powered by renewable sources such as wind and solar energy. In electrolysis systems, electrode materials play an essential role in hydrogen and oxygen production efficiency. In this study, FeOOH nanostructures were deposited on carbon rods (CR) by a simple chemical deposition method. The effect of Fe(NO3)3 precursor concentration on the electrocatalytic activity of FeOOH@CR was investigated. The 0.20 M sample (0.20 FeOOH@CR) exhibited the best performance, with overpotentials of 340 and 516 mV for hydrogen and oxygen evolution reactions, respectively, at 10 mA/cm2 in 1 M KOH. In addition, the material showed good catalytic stability for both reactions over a 12-hour evaluation. With abundant and low-cost materials, FeOOH@CR is a promising electrocatalyst for green hydrogen production via water electrolysis.
Tóm tắt
Hydro xanh (green hydrogen) được xem là một giải pháp tối ưu cho chu trình năng lượng bền vững thông qua quá trình điện phân nước sử dụng năng lượng tái tạo như gió và mặt trời. Trong hệ điện phân, điện cực đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất sinh hydro và oxy. Trong nghiên cứu này, vật liệu điện cực nano FeOOH trên nền thanh carbon (carbon rod - CR) được tổng hợp bằng phương pháp lắng đọng hóa học đơn giản. Ảnh hưởng của nồng độ tiền chất Fe(NO3)3 đến hoạt tính điện xúc tác FeOOH@CR đã được khảo sát trong nghiên cứu này. Ở nồng độ 0,20 M (0,20 FeOOH@CR), hoạt tính tốt nhất được ghi nhận, với quá thế cho phản ứng sinh hydro và oxy lần lượt là 340 và 516 mV tại 10 mA/cm2 trong KOH 1 M. Ngoài ra, vật liệu còn thể hiện độ bền xúc tác tốt cho cả hai phản ứng trong thời gian 12 giờ. Với ưu điểm nguyên liệu sẵn có và chi phí thấp, FeOOH@CR là vật liệu tiềm năng cho ứng dụng điện phân nước sản xuất hydro xanh.
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Tài liệu tham khảo
Ajanovic, A., Sayer, M., & Haas, R. (2022). The economics and the environmental benignity of different colors of hydrogen. International Journal of Hydrogen Energy, 47(57), 24136–24154. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.02.094
Anantharaj, S., Noda, S., Driess, M., & Menezes, P. W. (2021). The pitfalls of using potentiodynamic polarization curves for tafel analysis in electrocatalytic water splitting. ACS Energy Letters, 6(4), 1607–1611. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c00608
Franchi, G., Capocelli, M., De Falco, M., Piemonte, V., & Barba, D. (2020). Hydrogen production via steam reforming: A critical analysis of MR and RMM technologies. Membranes, 10(1), 10. https://doi.org/10.3390/membranes10010010
Franco, A., & Giovannini, C. (2023). Recent and future advances in water electrolysis for green hydrogen generation: Critical analysis and perspectives. Sustainability, 15(24), 16917. https://doi.org/10.3390/su152416917
Kuroda, Y., Takatsu, S., Taniguchi, T., Sasaki, Y., Nagashima, I., Inomata, A., Nishiki, Y., Zaenal, A., Nakai, T., & Kato, A. (2022). β-FeOOH nanorod as a highly active and durable self-repairing anode catalyst for alkaline water electrolysis powered by renewable energy. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 104(3), 647–658.
https://doi.org/10.1007/s10971-022-05882-1
McCrory, C. C. L., Jung, S., Ferrer, I. M., Chatman, S. M., Peters, J. C., & Jaramillo, T. F. (2015). Benchmarking hydrogen evolving reaction and oxygen evolving reaction electrocatalysts for solar water splitting devices. Journal of the American Chemical Society, 137(13), 4347–4357.
https://doi.org/10.1021/ja510442p
Rossmeisl, J., Qu, Z.-W., Zhu, H., Kroes, G.-J., & Nørskov, J. K. (2007). Electrolysis of water on oxide surfaces. Journal of Electroanalytical Chemistry, 607(1–2), 83–89. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2006.11.008
Tran, P. T., Chatti, M., Leverett, J., Nguyen, T. K. A., Simondson, D., Hoogeveen, D. A., Kiy, A., Duong, T., Johannessen, B., & Meilak, J. (2023). Understanding the role of (W, Mo, Sb) dopants in the catalyst evolution and activity enhancement of Co3O4 during water electrolysis via in situ spectroelectrochemical techniques. Small, 19(25), 2208074. https://doi.org/10.1002/smll.202208074
Valenti, G. (2016). Hydrogen liquefaction and liquid hydrogen storage. In M. Ball & A. Basile (Eds.), Compendium of hydrogen energy (27–51). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-1-78242-362-1.00002-X
Wuebbles, D. J., & Jain, A. K. (2001). Concerns about climate change and the role of fossil fuel use. Fuel Processing Technology, 71(1–3), 99–119.
https://doi.org/10.1016/S0378-3820(01)00139-4
Xu, Y., Feng, T., Cui, Z., Guo, P., Wang, W., & Li, Z. (2021). Fe7S8/FeS2/C as an efficient catalyst for electrocatalytic water splitting. International Journal of Hydrogen Energy, 46(79), 39216–39225. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.09.159
Yang, L., Li, H., Yu, Y., Wu, Y., & Zhang, L. (2020). Assembled 3D MOF on 2D nanosheets for self-boosting catalytic synthesis of N-doped carbon nanotube encapsulated metallic Co electrocatalysts for overall water splitting. Applied Catalysis B: Environmental, 271, 118939. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.118939