Analysis of the oxygen evolution reaction on Ni-Co electrodeposited electrodes in alkaline media

Despite decades of investigation, the oxygen evolution reaction mechanisms on mixed transition-metal-oxides are not fully understood. Obtaining a volcano plot based on experimental data represents a powerful tool for comparing and understanding reaction mechanisms across different catalytic materials. In this study, to investigate the effect of composition on the catalysis of the oxygen evolution reaction, smooth layers of nickel cobalt alloys with adjustable compositions were deposited. Electrochemical measurements were fitted using an equation derived from theoretical analysis. Fitting parameters were used to construct a volcano plot that allowed exploration of the reaction mechanism. The anomalous behavior of nickel cobalt alloys was inhibited by applying pulse reverse deposition with optimized parameters utilizing a sulfate plating bath. The deviation in the atomic ratio in the deposited coating from the atomic ratio in the plating bath was at most 2.4 %. For nickel alloys, but not for pure cobalt, successful fit of linear sweep polarization curves validated the theoretical analysis concerning the oxygen evolution reaction mechanism. A comparison of the results with theoretical models suggested that nickel alloy activity is limited by oxygen binding to the catalytic surface.

Nonostante decenni di indagini, i meccanismi di reazione dell'evoluzione dell'ossigeno su ossidi di metalli di transizione non sono completamente compresi. L'ottenimento di un diagramma a vulcano basato su dati sperimentali costituisce un efficace strumento per confrontare e comprendere i meccanismi di reazione su materiali differenti. In questo lavoro, rivestimenti di leghe nichel-cobalto, con composizione controllata e a bassa rugosità, sono stati depositati per studiare l'effetto della composizione sulla catalisi della reazione di evoluzione dell'ossigeno. Le misurazioni elettrochimiche sono state approssimate ottimizzando i parametri di un'equazione derivata da un'analisi teorica. I parametri derivati sono stati utilizzati per costruire un diagramma a vulcano che ha consentito l'esplorazione del meccanismo di reazione. Il comportamento anomalo delle leghe di nichel-cobalto è stato inibito applicando la deposizione ad impulso inverso con parametri ottimizzati, partendo da un bagno galvanico al solfato. Una deviazione massima del 2.4 % è stata riportata tra il rapporto atomico nel rivestimento depositato e il rapporto atomico nel bagno galvanico. Per le leghe di nichel, ma non per il cobalto puro, l'analisi teorica riguardante il meccanismo di reazione dell'evoluzione dell'ossigeno è stata convalidata dalla riuscita approssimazione delle curve di polarizzazione. Un confronto dei risultati con i modelli teorici ha suggerito che l'attività catalitica delle leghe di nichel è limitata dal legame dell'ossigeno sulla superficie del catalizzatore.