使用高效，低成本和穩定的氧電極進行實際產氫對于未來可持續清潔能源的發展至關重要。在這里，報道了石墨烯-納米片支撐（Ni，Fe）金屬-有機骨架（MOF）作為高效耐用（> 1,000小時）的陽極材料用于堿性水電解。碳纖維紙上的MOF電極實現10 mA cm-2電流密度時需要220 mV的過電位，（在鎳泡沫上，η= 180 mV，j = 20 mA cm-2），Tafel為51 mV/dec，高的周轉頻率（TOF：1.22 s-1），高的法拉第效率（99.1％）和長期耐用性（連續電解> 1000小時）。在堿性陰離子交換膜水電解槽（AAEMWE）中， 在1.85 V下實現的電流密度為540 mA cm-2（70℃），優于Pt/C // IrO2體系。這些研究工作開發了持久耐用且高性能的AAEMWE和直接太陽能-燃料轉換，特別是代替高成本質子交換膜（PEM）水電解等方面的應用。
Figure1. 合成NiFe-BTC-GNPs MOF的示意圖。
Figure 2. 基于MOF各種樣品(Ni-BTC, Fe-BTC, NiFe-BTC, NiFe-BTCGNPs) 的結構表征。（a）NiFe-BTC MOF的單胞結構，Ni-BTC, NiFe-BTC, NiFe-BTCGNPs樣品的（b）XRD圖，（c）IR譜，（d）Raman譜。
Figure 3. NiFe-BTC-GNPs MOF在1M KOH溶液中的OER性能。（a）各種催化劑樣品的極化曲線比較，（b）Tafel斜率，（c）電化學阻抗譜，（d）雙電層電流和掃速的線性關系，斜率等于雙電層電容Cdl，（e）ECSA歸一化的電流密度，（f）質量活性和TOF值比較。
Figure 4.（a）NiFe-BTC-GNPs 的旋轉圓盤(RRDE)曲線，（b）氣相色譜(GC)分析獲得O2總量，（c）NiFe-BTC-GNPs 在循環50,000 CV 前后的OER性能，（d）NiFe-BTC-GNPs在固定電流密度下的計時電流響應，（e）EIS在連續電解前后的EIS譜圖比較。
Figure 5. 用NiFe-BTC-GNPs MOF為陽極，MoNi4/MoO2為陰極組裝的AAEM水電解體系，其單電池性能評估。（a）堿性陰離子交換膜水電解槽示意圖，（b）商業MEA 和該工作修飾的MEA用于AAEMWE進行比較，（c）電壓與電流密度的關系，（d）電池阻抗在連續測試中的變化情況，（e）單電池在恒定電壓 1.85 V下的長期穩定性評估。
該研究工作由韓國國立蔚山科學技術院Kwang S. Kim課題組于2020年發表在Energy & Environmental Science 期刊上。原文：Graphene-Nanoplatelets Supported NiFe-MOF: High-Efficient and Ultra-Stable Oxygen Electrodes for Sustained Alkaline Anion Exchange membrane water Electrolysis。
摘自《石墨烯雜志》公眾號：
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