激光诱导的NiFeOx纳米层实现了在工业电流密度下持久且高效的海水电解

《ACS Nano》：Laser-Induced NiFeOx Nanolayer Enables Durable and Efficient Seawater Electrolysis at Industrial Current Densities

通过激光诱导界面工程在NiFe合金基底上构建非化学计量比NiFeO_x纳米层，抑制Cl?腐蚀并提升氧析出反应活性，使电极在海水中的使用寿命超过1000小时，较裸电极提升25倍以上。

　　

海水电解是一种新兴的可持续氢生产方法，但在工业电流密度下长期运行受到氯化物引起的腐蚀和催化剂降解的严重限制。在这里，我们提出了一种基于激光诱导的界面工程策略，利用激光粉末床熔融（LPBF）的快速热动力学特性，在NiFe合金基底上外延生长出约5纳米的非化学计量比NiFeO_x纳米层。这种原位制备的纳米层作为一种多功能界面，通过稳定的金属-氧（M–O）键合选择性地吸附OH^–离子，从而抑制了Cl^–引起的表面降解，同时通过将OER中间体（*OH*）的吉布斯自由能障碍从0.61 eV降低到0.48 eV，加速了氧 evolution 反应（OER）的动力学。结果，在模拟海水中，带有氧化层的NiFe电极在10 mA cm^–2电流下实现了238 mV的过电位，比裸露的NiFe合金电极降低了84 mV，并且在碱性海水中以1 A cm^–2的电流下稳定运行了1000多个小时。这比裸露的NiFe电极的运行稳定性高出25倍以上，后者在相同条件下仅能运行约20小时。特别是，激光形成的功能集成氧化纳米界面结合了优异的耐腐蚀性和电化学动力学性能。我们的研究结果展示了一种可靠的海水电解电极，并证明了可扩展的界面工程在腐蚀性电化学系统中的应用潜力。