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Enregistrement W2306109469 · doi:10.1149/ma2014-01/20/865

Probing the Surface Area of Nickel Catalyst Materials: The Effect of Oxalate Adsorption on the Electrochemistry of Nickel in Basic Media

2014· article· en· W2306109469 sur OpenAlexaffabout
David S. Hall, Christina Bock, B. MacDougall

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2014
Typearticle
Langueen
DomaineChemistry
ThématiqueElectrochemical Analysis and Applications
Établissements canadiensNational Research Council CanadaUniversity of Ottawa
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésNickelCyclic voltammetryCatalysisMaterials scienceInorganic chemistryElectrolyteElectrochemistryElectrodeChemical engineeringOxalateAdsorptionChemistryMetallurgyOrganic chemistryPhysical chemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

INTRODUCTION Nickel and nickel-based materials find widespread applications as secondary battery anodes, supercapacitors, electro-catalysts, photocatalysts, and photovoltaic cell components (e.g., [1]-[3]). In alkaline media, nickel-based electrodes are effective catalysts for the hydrogen and oxygen evolution reactions (HER, OER), by which hydrogen may be renewably produced as fuel or industrial feedstock. However, accurate methods to measure the electrochemically active surface area (ECSA) for nickel-based electrodes have not yet been established [4]. The ECSA directly affects the catalytic activity and electrode capacitance, hence, a reliable method for the measurement of the ESCA is desirable. In this work, a new method to probe the surface area of metallic nickel electrodes utilizing voltammetry will be presented. The results are compared to alternative ECSA measurement techniques in terms of accuracy, precision and practical applications for nickel-based catalyst materials. RESULTS AND DISCUSSION Ni electrodes were mechanically polished using 320 grit SiC paper, 9 and 3 μm polycrystalline diamond pastes and a 50 nm Al2O3 suspension. Electrochemical measurements were collected in 0.1 or 1 M KOH with and without the addition of 0.001 M – 0.1 M K2C2O4. In comparison with a forward voltammetric sweep in an electrolyte containing only KOH, the addition of oxalate anions to the solution has no observed effect on the voltammetry of metallic nickel in the hydrogen evolution reaction (HER) or the Ni/Ni(II) oxidation potential regions (< 1.3 VRHE). This result is similar to those reported for several other organic additives [5]. However, whereas literature evidence shows that at higher potentials many organic additives oxidize at a diffusion-limited rate, oxalate anions do not show the expected oxidation current. Instead, we observe that the Ni(II)/Ni(III) oxidation peak, normally at ~1.45 VRHE, occurs at lower potentials (1.35 – 1.40 VRHE). Further, in the presence of sufficiently high concentrations of oxalate anions, the Ni(II)/Ni(III) oxidation peak is very sharp, with full widths at half maxima (FWHMs) less than 20 mV. The voltammetric peak characteristics, i.e., the peak position, width and area, have been measured at various concentrations of oxalate and at various potential sweep rates. The peak position is very sensitive to the electrode’s surface state. However, the peak width and area are very reproducible. The practical result of the present work is that we now have a sharp voltammetric peak that is well-separated from concurrent electrochemical processes, in particular the OER, which typically onsets near 1.45 - 1.5 VRHE. The electrical charge associated with this oxidation peak is consistent with a process involving a monolayer. The implementation of these results for measuring the ECSA of metallic nickel electrodes has been tested by conducting voltammetry on different electrode preparation regimes, which ranged from a rough polish to a mirror finish. The validity of this characterization method will be discussed and the results will be compared with alternative methods [6]. The extension of this work to characterizing nickel-based catalyst materials will be discussed. ACKNOWLEDGEMENTS This work was supported by National Research Council Canada (NRC), the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) and the University of Ottawa. REFERENCES 1. D. Chade, L. Berlouis, D. Infield, A. Cruden, P. T. Nielsen and T. Mathiesen, Int. J. Hydrogen Energy, 38, 14380 (2013). 2. Y. Miao, L. Ouyang, S. Zhou, L. Xu, Z. Yang, M. Xiao and R. Ouyang, Biosens. Bioelectron., 53, 428 (2014). 3. Y. Wang, S. Gai, N. Niu, F. He and P. Yang, J. Mater. Chem. A, 1, 9083 (2013). 4. D. S. Hall, C. Bock and B. R. MacDougall, J. Electrochem. Soc., 160, F235 (2013). 5. M. Fleischmann, K. Korinek and D. Pletcher, J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem., 31, 39 (1971). 6. S. Trasatti and O. A. Petrii, J. Electroanal. Chem., 327, 353 (1992).

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,003

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,008
Tête enseignante GPT0,218
Écart entre enseignants0,209 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2014
Routes d'admission2
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