本研究使用了Ni-Fe-OH基电极与其他电极一起研究了碱性条件下的阴极HER,如图中的LSV曲线所示。


与葡萄糖氧化不同,NiFeNx-NF电极在1 M KOH溶液中显示出比NiFeOx-NF和NiFe(OH)x-NF电极更高的HER活性。NiFeNx-NF电极达到10和100 mA cm-2电流密度的过电位分别为40.6和104 mV,高于20%Pt/C催化剂的过电位。


NiFeNx-NF电极的HER Tafel斜率为39 mV dec-1,远低于NiFe(OH)x-NF和NiFeOx-NF电极的Tafel斜率,进一步证实NiFeNx-NF是一种有效的阴极HER催化剂,进一步验证表明NiFeNx-NF电极是碱性溶液中性能最好的无贵金属HER催化剂之一。

为了整合阳极葡萄糖氧化与阴极HER,阴极必须在葡萄糖存在下对HER具有稳定的催化活性,因为电解槽的阳极室中的葡萄糖可以穿过阴离子交换膜进入阴极室。因此,用阳极室中的相同葡萄糖浓度评价NiFeNx-NF电极对HER的葡萄糖耐受性。


图显示了具有和不具有100mM葡萄糖的NiFeNx-NF电极的LSV曲线非常相似,仅需要约20 mV的高过电位来达到相同的电流密度。在-0.135V的电势下在100mM葡萄糖存在下进行HER的24 h计时电流法测试(图d)显示了NiFeNx-NF电极的电催化电流密度几乎保持不变,证实其稳定的葡萄糖耐受性。