Highly Durable Nanoporous CuS Films for Efficient Hydrogen Evolution Electrocatalysis under Mild pH Conditions
Fernández-Climent, Roser (Universitat Jaume I)
Redondo, Jesús (Charles University)
García-Tecedor, Miguel (Parque Tecnológico de Móstoles)
Spadaro, Maria Chiara (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Li, Junnan (Université de Montréal)
Chartrand, Daniel (Université de Montréal)
Schiller, Frederik (Donostia International Physics Center)
Pazos, Jhon (Universidad Central)
Hurtado, Mikel F. (Universidad Militar Nueva Granada)
de la Peña O'Shea, Victor (Parque Tecnológico de Móstoles)
Kornienko, Nikolay (Université de Montréal)
Arbiol i Cobos, Jordi (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Barja, Sara (Basque Foundation for Science)
Mesa, Camilo A. (Universidad Central)
Giménez, Sixto (Universitat Jaume I)

Data:	2023
Resum:	Copper-based hydrogen evolution electrocatalysts are promising materials to scale-up hydrogen production due to their reported high current densities; however, electrode durability remains a challenge. Here, we report a facile, cost-effective, and scalable synthetic route to produce CuS electrocatalysts, exhibiting hydrogen evolution rates that increase for ∼1 month of operation. Our CuS electrodes reach a state-of-the-art performance of ∼400 mA cm -2 at −1 V vs RHE under mild conditions (pH 8. 6), with almost 100% Faradaic efficiency for hydrogen evolution. The rise in current density was found to scale with the electrode electrochemically active surface area. The increased performance of our CuS electrodes correlates with a decrease in the Tafel slope, while analyses by X-ray photoemission spectroscopy, operando X-ray diffraction, and in situ spectroelectrochemistry cooperatively revealed the Cu-centered nature of the catalytically active species. These results allowed us to increase fundamental understanding of heterogeneous electrocatalyst transformation and consequent structure-activity relationship. This facile synthesis of highly durable and efficient CuS electrocatalysts enables the development of competitive electrodes for hydrogen evolution under mild pH conditions.
Ajuts:	Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-00457 Agencia Estatal de Investigación RED2022-134508-T Agencia Estatal de Investigación RYC-2017-21931 Agencia Estatal de Investigación PID2020-116093RB-C44 Agencia Estatal de Investigación PID2020-116093RB-C43 Agencia Estatal de Investigación PID2020-116093RB-C41 Agencia Estatal de Investigación EUR2020-112066 Agencia Estatal de Investigación CEX2021-001214-S Agencia Estatal de Investigación TED2021-129999A-C33
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Matèria:	Green hydrogen ; Hydrogen evolution reaction ; Electrocatalysis ; Cu-based electrodes ; Operando ECSA increase ; Mechanistic analysis
Publicat a:	ACS catalysis, Vol. 13, Issue 15 (July 2023) , p. 10457-10467, ISSN 2155-5435

DOI: 10.1021/acscatal.3c01673
PMID: 37564127

11 p, 4.0 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