Upscaling high activity oxygen evolution catalysts based on CoFe2O4 nanoparticles supported on nickel foam for power-to-gas electrochemical conversion with energy efficiencies above 80%
Urbain, Félix (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Du, Ruifeng (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Tang, PengYi (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Smirnov, Vladimir (Forschungszentrum Jülich)
Andreu, Teresa (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Finger, Friedhelm (Forschungszentrum Jülich)
Jiménez Divins, Nuria (Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Química)
Llorca, Jordi (Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Química)
Arbiol i Cobos, Jordi (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Cabot, Andreu (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Morante, Joan Ramon (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)

Data:	2019
Resum:	We investigate cobalt ferrite nanoparticles (NPs) supported on large-scale electrodes as oxygen evolution reaction (OER) catalysts. Colloidal CoFeO NPs were loaded on low-cost and high surface area nickel foam (NF) scaffolds. The coating process was optimized for large electrode areas, ensuring a proper distribution of the NPs on the NF that allowed overcoming the electrical conductivity limitations of oxide NPs. We were able to produce CoFeO-coated NFs having 10 cm geometric surface areas with overpotentials below 300 mV for the OER at a current density of 50 mA/cm. Such impressively low overpotentials suggested using CoFeO NP-based electrodes within a water electrolysis device. In this prototype device, stable operating currents up to 500 mA at remarkably low cell-voltages of 1. 62 and 1. 53 V, at ambient and 50 °C electrolyte temperatures, respectively, were reached during operation periods of up to 50 h. The high electrochemical energy efficiencies reached at 50 mA/cm, 75% and 81% respectively, rendered these devices particularly appealing to be combined with low-cost photovoltaic systems for bias-free hydrogen production. Therefore, CoFeO NP-based electrolysers were coupled to low-cost thin-film silicon solar cells with 13% efficiency to complete a system that afforded solar-to-fuel efficiencies above 10%.
Ajuts:	Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-1246 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-327 Ministerio de Economía y Competitividad MAT2014-59961 Ministerio de Economía y Competitividad ENE2016-80788-C5-5-R Ministerio de Economía y Competitividad ENE2016-77798-C4-3-R Ministerio de Economía y Competitividad ENE2017-85087 Ministerio de Economía y Competitividad SEV-2017-0706 Ministerio de Economía y Competitividad FJCI-2016-29147 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-128
Drets:	Tots els drets reservats.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió sotmesa a revisió
Matèria:	CoFe2O4 ; Colloidal ; OER ; Solar fuels ; Prototype
Publicat a:	Applied catalysis. B, Environmental, Vol. 259 (December 2019) , art. 118055, ISSN 0926-3373

DOI: 10.1016/j.apcatb.2019.118055

Preprint 19 p, 1.3 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències > Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats