Design, synthesis and application of electrospun heterostructured nanofibers for electrocatalytic hydrogen evolution reactions from water splitting

Çevre sorunları ve iklim değişiklikleri, son yıllarda fosil yakıtların kullanıldığı enerji üretim teknolojilerine alternatif olabilecek sürdürülebilir ve temiz enerji yöntemlerinin geliştirilmesine yönelik çalışmaların önemini artırmıştır. Yeşil hidrojen, üretimi esnasında hiçbir toksik yan ürüne sebep olmadığı için çevre dostudur ve yüksek kapasiteli bir enerji taşıyıcıdır. Bu nedenle su ayrıştırma yönteminden elde edilen yeşil hidrojen üretiminin verimini artırmaya yönelik bir çok çalışma yürütülmektedir. Hidrojen evrim reaksiyonunu (HER) geliştirmek adına elektrokatalizörlerin katalitik aktivitelerini ve stabilitelerini iyileştirmek büyük önem kazanmıştır. Bu çalışma, Ni/NiO-indirgenmiş grafen oksit heteroyapısının elektrospinning yöntemiyle nanofiber formda fabrikasyonunun katalizörün intrinsik ve ekstrinsik aktivitelerine etkisini ve bunun sonucunda ortaya koydukları HER performanslarını incelemektedir. Sentezlenen elektrokatalizörün stabilitesini, aktivitesini ve kinetiğini incelemek adına lineer süpürme voltametrisi (LSV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), kronoamperometri (CA) gibi çalışmalar yürütülmüş ve Tafel eğimleri yorumlanmıştır. Optimal elektrokatalizörün 10 mA cm-2 'de -212 mV aşırı potansiyel ve 90.6 mv dec-1'lik Tafel eğim değeri ile mükemmel elektrokatalitik performans sergilediği gözlemlenmiştir. Katalizörlerin morfolojik ve yapısal karakterizasyonları için X-ray kırınımı (XRD), fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ray fotoelektron spektroskopisi (XPS), Raman spektroskopisi, ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. Anahtar kelimeler: elektroeğirme, nanofiberler, hidrojen evrim reaksiyonu, su ayrışması, heteroyapı, indirgenmiş grafen oksit, nikel