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📄 本實驗室論文

Highly durable and efficient hydrogen production from alkaline seawater using pulse-deposited NiMoP nanosphere electrocatalysts

使用脈衝電鍍 NiMoP 奈米球觸媒從鹼性海水中高效且耐久產氫

Sustainable Energy Fuels, 9 (2025) 6811–6821 (RSC Publishing) | DOI: 10.1039/d5se01340b
作者:Berhanu Telay Mekonnen, Guan-Cheng Chen, Sun-Tang Chang, Yao-Ming Wang, Sheng-Yu Wang, Chen-Hao Wang*

📄 英文摘要

This study describes the synthesis of high-performance cauliflower-like NiMoP nanosphere electrocatalysts on a titanium mesh via a scalable pulse electrodeposition technique. The optimized cauliflower-like NiMoP demonstrates remarkable activity for the hydrogen evolution reaction in alkaline seawater, requiring only 50.3 mV overpotential to drive 10 mA cm⁻² and exhibiting exceptional durability, with only 0.5% current degradation over 24 hours. This superior performance is attributed to a unique combination of an amorphous structure, a high-surface-area morphology, and synergistic electronic effects among the Ni, Mo, and P components.

📄 中文摘要

本研究利用可規模化的脈衝電鍍技術,在鈦網上合成高性能花椰菜狀 NiMoP 奈米球觸媒。最佳化的花椰菜狀 NiMoP 在鹼性海水中展現卓越的氫析出反應(HER)活性,僅需 50.3 mV 的過電位即可達到 10 mA cm⁻²,且具有出色的耐久性——連續運行 24 小時後電流衰減僅 0.5%。此優異性能歸因於其非晶結構、高比表面積形貌,以及 Ni、Mo、P 三元素間的協同電子效應之獨特組合。

🔬 五項核心重要發現

1
50.3 mV 超低過電位 @ 10 mA cm⁻²:在鹼性海水中達到此過電位,為非貴金屬觸媒最高水準之一。
2
24 小時耐久性:連續運行 24 小時後僅 0.5% 電流衰減,遠優於一般金屬觸媒,展現卓越的長期穩定性。
3
脈衝電鍍勝過直流電鍍:脈衝沉積法形成均勻花椰菜狀奈米結構,直流法則為緊密平滑薄膜,脈衝法提供更高表面積與活性位點。
4
非晶結構 + 高表面積:XRD 無額外結晶峰,花椰菜狀形貌提供豐富活性位點與優異電解質浸潤性。
5
Ni–Mo–P 協同效應:P 摻雜調節電子結構,促進氫析出動力學;Mo 與 P 共同強化 Ni 的催化活性,實現高效 HER 性能。

📊 關鍵圖表

關鍵圖 1:脈衝電鍍 NiMoP/Ti 網之示意圖,T 代表陽極電位處理時間(100、200、300 秒),應用於鹼性海水電解。
關鍵圖 2:不同陽極電位處理時間所製備之 NiMoP 鍍層 SEM 影像,觀察表面形貌與孔隙結構隨處理條件之變化。