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Enregistrement W3114890821 · doi:10.1149/ma2020-02382415mtgabs

Ex-Situ Investigation of Activated Stainless Steel As Oxygen Evolution Reaction Electrode in Alkaline Media

2020· article· en· W3114890821 sur OpenAlexaboutno aff
Hamid Reza Zamanizadeh, Svein Sunde, Frode Seland

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineEnergy
ThématiqueElectrocatalysts for Energy Conversion
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésTafel equationOxygen evolutionAlkaline water electrolysisOverpotentialMaterials scienceCatalysisCyclic voltammetryLinear sweep voltammetryNickelElectrolyteElectrolysisInorganic chemistryChemical engineeringElectrolysis of waterAlkaline batteryWater splittingElectrodeChemistryMetallurgyElectrochemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Transition metal mixed oxides have been considered as promising catalysts for OER in alkaline media due to high catalytic activity, possible long lifetime and cheap alternatives to precious metal oxides [1-3]. Increasing research interest has been dedicated to Ni-based OER catalysts in particular, which possesses all desired qualities for a catalyst including being earth-abundant and have theoretically high catalytic activity [1]. Iron impurities in nickel hydroxide was found to lower OER overpotential in Ni-based alkaline batteries [4, 5], which paved the way for NiFe catalysts as active OER electrocatalysts in water electrolysis [5-9]. Large use of Ni-rich materials is becoming an increasing difficulty in alkaline electrolysis, and the search for cheaper bulk materials has recently been intensified. In particular, cheaper stainless steels being a source of both Fe and Ni have shown promise as OER electrode. However, the as-received stainless steel has low OER activity and some surface treatment, enriching the surface with nickel is necessary. In this work, we activate as-received 316 stainless steel bulk material by electrooxidation at 1.72 V vs RHE in KOH electrolyte at room temperature. We study the effect of electrolyte pH during activation as well as oxidation time. The electrode surface layer is studied using XPS, GDOES and SEM, while the surface activity is studied electrochemically using potential step and linear sweep voltammetry in a three-electrode Teflon cell. The active surface area was assessed using cyclic voltammetry. Reaction order and Tafel slope are determined to specify the reaction mechanism. We show that surface treatment of 316 stainless steel in the highest concentration of KOH (7.5 M) gives the highest activity for a minimum of 240 minutes oxidation time. Longer oxidation times did not improve electrochemical activity. Surface analysis by XPS, SEM and GDOES show a significant increase in surface Ni after activation, which was correlated to the improved activity. The surface content of Ni increased in general with increasing electrolyte pH during activation. SEM indicates small crystals on the surface, which could be due to precipitation of dissolved species on the activated samples. The best pretreatment performed in this study leads to an overvoltage of 320 mV at 10 mA cm-2. Krasil’shchikov reaction pathway is assigned as the OER reaction mechanism corresponding to the measured reaction order and Tafel slope. All the samples have the same Tafel slope. Repetitive polarization curves after 24h chronoamperometry indicate negligible change in performance with time. This indicates that the activated stainless steel is a promising electrode material for oxygen evolution. Han, L., S. Dong, and E. Wang, Transition‐metal (Co, Ni, and Fe)‐based electrocatalysts for the water oxidation reaction. Advanced materials, 2016. 28(42): p. 9266-9291. Singh, R., J. Singh, and A. Singh, Electrocatalytic properties of new spinel-type MMoO4 (M= Fe, Co and Ni) electrodes for oxygen evolution in alkaline solutions. international journal of hydrogen energy, 2008. 33(16): p. 4260-4264. Song, F., et al., Transition metal oxides as electrocatalysts for the oxygen evolution reaction in alkaline solutions: an application-inspired renaissance. Journal of the American Chemical Society, 2018. 140(25): p. 7748-7759. Conway, B. and P. Bourgault, The electrochemical behavior of the nickel–nickel oxide electrode: Part I. Kinetics of self-discharge. Canadian Journal of Chemistry, 1959. 37(1): p. 292-307. Lyons, M.E. and M.P. Brandon, The oxygen evolution reaction on passive oxide covered transition metal electrodes in aqueous alkaline solution. Part 1-Nickel. Int. J. Electrochem. Sci, 2008. 3(12): p. 1386-1424.

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 seuil0,004

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 ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0010,000
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 Opus0,014
Tête enseignante GPT0,222
Écart entre enseignants0,208 · 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
Publié2020
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