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  5. Water Dissociation on NiOOH in Alkaline Water Electrolysis Improves with Increasing Alkali Metal Cation Size
 
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2025
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Water Dissociation on NiOOH in Alkaline Water Electrolysis Improves with Increasing Alkali Metal Cation Size

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Hauptpublikation
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TUDa URI
tuda/14072
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-307747
DOI
10.26083/tuprints-00030774
Autor:innen
Gallenberger, Julia ORCID 0000-0002-2275-6592
Gohlke, Clara ORCID 0009-0006-8273-6354
Neumann, Marie ORCID 0009-0000-5605-6810
Mechler, Anna K. ORCID 0000-0002-0491-514X
Hofmann, Jan P. ORCID 0000-0002-5765-1096
Kurzbeschreibung (Abstract)

The activity of nickel‐based electrocatalysts toward the oxygen evolution reaction (OER) is influenced by the presence of alkali metal cations in the electrolyte. Since the underlying mechanism is not fully resolved yet, a study combining Raman, Fourier‐transform infrared, and photoelectron spectroscopies is conducted. It is found that an improved OER activity correlates with structural changes of the catalyst. The cations are adsorbed in increasing amounts in the order Li⁺ < Na⁺ < K⁺ < Cs⁺, opening the layers of the NiOOH layered double‐hydroxide structure and promoting a transition from a more β‐like to a more γ‐like NiOOH phase. In addition, the NiOOH surface gets increasingly deprotonated with increasing alkali cation size. The activated catalyst materials are stabilized in ultra‐high vacuum and exposed to controlled doses of H₂O to analyze the catalyst–electrolyte interface in a quasi in situ approach with photoelectron spectroscopy. Going from Li⁺ to Cs⁺, more OH groups are found on the surface after the exposure to H₂O, demonstrating that such structural changes are facilitating the dissociation of H₂O. As the dissociation of H₂O is a crucial step in many OER mechanisms, its modified efficiency can be correlated with the observed trends in OER activity in LiOH, NaOH, KOH, and CsOH.

Freie Schlagworte

alkali metal cations

oxygen evolution reac...

vibrational spectrosc...

water dissociation

X‐ray photoelectron s...

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Oberflächenforschung
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Typ des Artikels
Wissenschaftlicher Artikel
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
ChemSusChem : Chemistry, Sustainability, Energy, Materials
Jahrgang der Zeitschrift
18
Heftnummer der Zeitschrift
13
ISSN
1864-564X
Verlag
Wiley-VCH
Ort der Erstveröffentlichung
Weinheim
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2025
Verlags-DOI
10.1002/cssc.202402596
PPN
535379226
Artikel-ID
e202402596
Ergänzende Ressourcen (Forschungsdaten)
https://doi.org/10.5281/zenodo.15174433

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