Evaluation of different Ni–semiconductor composites as electrodes for enhanced hydrogen evolution reaction

Autor: Anabel E. Lanterna, Gabriela I. Lacconi, Victoria Benavente-Llorente, Andrew Hainer, Juan C. Scaiano, Esteban A. Franceschini, Melisa J. Gómez
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: CONICET Digital (CONICET)
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
instacron:CONICET
Popis: The use of earth-abundant materials for designing efficient and stable electrocatalysts is of paramount importance to facilitate large-scale production of hydrogen. In this work we developed a new series of electrodes based on Ni-semiconductor composites (Ni|SC) that are easy to synthesize (binder-free, economic and readily scalable method of synthesis), highly stable and active towards electrochemical hydrogen production under alkaline conditions. We showed the direct electrodeposition of composites (Ni|SC) from nickel-Watts plating baths modified by the addition of Nb2O5, Nb3(PO4)5, Bi2O3 and WO3 semiconductor particles. The electrodes were characterized by different techniques (electron and confocal microscopy, X-ray spectroscopy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, among others) before and after their electrochemical evaluation as catalysts for hydrogen evolution from water. In order to gain insights into their structure-activity relationship, the materials were also characterized by means of electrochemical analyses, i.e., cyclic voltammetry, chronoamperometry and electrochemical impedance spectroscopy. All catalysts have onset potential values around -1.1 V vs. SCE and similar Tafel slopes (ca. 120 mV dec-1) corresponding to the Volmer reaction as the rate determining step of the reaction. These catalysts show an increase of up to 115% (for Ni|WO3) of hydrogen production current compared to conventional Ni catalysts, in most cases preserving great chemical and structural stability after short ageing under alkaline conditions. The composite catalysts were synthesized on low-cost nickel-plated stainless-steel supports, which make them excellent alternatives for replacing massive nickel electrodes in conventional alkaline electrolyzers. Fil: Gomez, Melisa Julieta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentina. University of Ottawa; Canadá Fil: Benavente Llorente, Victoria. University of Ottawa; Canadá. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentina Fil: Hainer, Andrew. University of Ottawa. Faculty of Science; Canadá Fil: Lacconi, Gabriela Ines. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Fisicoquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentina Fil: Scaiano, Juan Cesar. University of Ottawa. Faculty of Science; Canadá Fil: Franceschini, Esteban Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Fisicoquímica; Argentina Fil: Lanterna, Anabel Estela. University of Ottawa. Faculty of Science; Canadá. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentina
Databáze: OpenAIRE