V tejto práci sme skúmali katalytickú aktivitu tenkých vrstiev na báze zliatin MoxNiyXz (kde X predstavuje Al, Co, Cr, Cu, Fe alebo W) pre reakciu vývoja vodíka (HER) v alkalickom elektrolyte (1 M NaOH). Zistili sme, že HER aktivita zliatin MoxNiyXz pripravených magnetrónovým naprašovaním pri 800 °C je výrazne vyššia v porovnaní so zliatinami pripravenými pri 25 °C. Zliatina Mo80Ni5Al15(800 °C) dosahuje najnižší nadmerný potenciál (-181 mV) zo všetkých testovaných ternárnych zliatin. Štrukturálna analýza ukázala, že iba táto zliatina pripravená pri 800 °C obsahuje fcc fázu, zatiaľ čo menej aktívne zloženia obsahujú bcc fázu. Impedančná spektroskopia a cyklická voltametria potvrdzujú, že fcc štruktúra má kľúčový význam pre zvýšenú HER aktivitu. Chronoampérometrické testy navyše ukázali, že HER aktivita Mo80Ni5Al15(800 °C) je stabilná, zatiaľ čo aktivita Ni katalyzátora klesá takmer na polovicu. Tieto výsledky naznačujú, že zliatina Mo80Ni5Al15(800 °C) by mohla byť atraktívnejším katalyzátorom k priemyselne používaným Ni katalyzátorom pre alkalické elektrolyzéry.
Výsledky našej štúdie boli publikované v prestížnom časopise International Journal of Hydrogen Energy [R.Bodnarova et al., Improved catalytic activity of MoxNiyXz thin films as electrocatalyst for hydrogen evolution reaction in alkaline media. International Journal of Hydrogen Energy 49 (2024) 506-517.], ktorý má impaktový faktor 8.1.
Improved catalytic activity of MoxNiyAlz thin films as electrocatalyst for hydrogen evolution reaction in alkaline media
In the present article, we studied the catalytic activity of magnetron-sputtered MoxNiyXz (where X = Al, Co, Cr, Cu, Fe, W) thin films for the hydrogen evolution reaction (HER) in 1 M NaOH. Thin-film electrocatalysts were prepared at 25 °C and 800 °C and characterized by SEM-EDX and XRD analyses. The Mo80Ni5Al15(800 °C) electrocatalyst demonstrated the best HER overpotential (-181 mV) among all tested ternary systems. XRD analysis revealed that only the Mo80Ni5Al15 thin films prepared at 800 °C exhibited the fcc phase, while less active compositions contained only the bcc phase. Electrochemical impedance spectroscopy results were consistent with cyclic voltammetry measurements. Chronoamperometry showed that the HER activity of Mo80Ni5Al15(800 °C) remained stable after a slight initial drop, whereas the activity of Ni catalysts nearly halved over the same time frame. These findings suggest that Mo80Ni5Al15(800 °C) could serve as a promising alternative to industrial Ni-based catalysts for alkaline water electrolyzers.
