Umeå universitets logga

umu.sePublikationer
Driftstörningar
Det förekommer återkommande driftstörningar på några av sök-portalerna på grund av hög belastning. Vi arbetar på att lösa problemet, ni kan tillfälligt mötas av ett felmeddelande.
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Distorted octahedral sites drive early formation and stabilisation of nickel oxyhydroxides in trimetallic nickel–iron–molybdenum oxides
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysik.
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysik. Departamento de Ingeniería Química, Alimentos y Ambiental, Universidad de las Américas Puebla, Puebla, Mexico.
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysik.ORCID-id: 0000-0001-9403-5711
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysik.
Visa övriga samt affilieringar
2025 (Engelska)Ingår i: Communications Materials, E-ISSN 2662-4443, Vol. 6, nr 1, artikel-id 115Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

Trimetallic nickel–iron–molybdenum oxides are excellent electrocatalysts for alkaline water electrolysis despite experiencing severe molybdenum dissolution. While the impact of molybdenum on fresh samples is well-understood, its substantial loss during operation without compromising performance presents a unique puzzle. Here, we show that the initial presence of molybdenum induces the formation of nickel vacancies and distorts octahedral nickel sites. This structural distortion induces charge transfer between lattice oxygen and nickel, inducing an early formation and stabilization of active nickel oxyhydroxides. Even after complete molybdenum leaching and transitioning into a bimetallic nickel-iron oxide, the catalyst retains its exceptional performance due to the persistence of distorted octahedral nickel sites. Understanding this process enables the exploration of alternative metals that could induce similar structural distortions, as well as inspire similar strategies in other electrocatalysts. (Figure presented.)

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Springer Nature, 2025. Vol. 6, nr 1, artikel-id 115
Nationell ämneskategori
Materialkemi
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:umu:diva-240309DOI: 10.1038/s43246-025-00842-yISI: 001502814300001Scopus ID: 2-s2.0-105007544299OAI: oai:DiVA.org:umu-240309DiVA, id: diva2:1975998
Forskningsfinansiär
Kempestiftelserna, JCK-2132Carl Tryggers stiftelse för vetenskaplig forskning , CTS 21-1581Olle Engkvists stiftelse, 219-0116Vetenskapsrådet, 2021-04629Stiftelsen för strategisk forskning (SSF), ID22-0062
Anmärkning

Author correction: Rafei, M., Piñeiro-García, A., Wu, X. et al. Author Correction: Distorted octahedral sites drive early formation and stabilisation of nickel oxyhydroxides in trimetallic nickel–iron–molybdenum oxides. Commun Mater 7, 13 (2026). https://doi.org/10.1038/s43246-025-01059-9

Tillgänglig från: 2025-06-24 Skapad: 2025-06-24 Senast uppdaterad: 2026-09-03Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. Pioneering non-precious metal catalysts for sustainable water electrolysis: from development to utilization
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Pioneering non-precious metal catalysts for sustainable water electrolysis: from development to utilization
2025 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

Imagine a future where our cars, factories, and homes run without polluting the air. That is the idea behinda fossil-free future, a world where we no longer rely on coal, oil, or gas, but instead use clean, renewableenergy sources. One of the most promising options to make this future possible is hydrogen. Althoughhydrogen is the most abundant element in the universe, it is not available as a free resource on Earth;instead, it can be produced from water via electrolysis powered by electricity. What makes it special is itsrole as an energy carrier: it stores and delivers clean energy, and when used, it produces only water, notcarbon dioxide. This makes hydrogen the perfect companion for solar and wind power, helping us keep thelights on, power vehicles, and even run industries, all without burning fossil fuels.

Electrolyzer technology offers a direct and sustainable method for producing hydrogen from water.However, current systems depend heavily on precious metals such as Pt, Ir, and Ru, posing a significantbarrier to scalability. Addressing this challenge requires major advances in materials science to minimize theuse of scarce metals and promote the widespread use of electrolyzers. In our work, we demonstrate thatnon-precious, earth-abundant electrocatalysts can consistently deliver high efficiency and long-termstability. We developed novel synthesis routes to produce highly defective and porous nanomaterials frommetal alloys and mixed oxides to transition metal dichalcogenides. We studied their intrinsic catalyticactivity and learned to tune their performance under both alkaline and acidic conditions. This allowed us tofurther study these cost-effective electrocatalysts in anion (and proton) exchange membrane electrolyzers.Our studies show that these materials can achieve competitive efficiency and durability, providing a viablepathway to reduce reliance on noble metals and accelerate the commercialization of large-scale waterelectrolysis.

Abstract [sv]

Föreställ dig en framtid där våra bilar, fabriker och hem drivs utan att förorena luften. Det är idén bakom en fossilfri framtid, en värld där vi inte längre är beroende av kol, olja eller gas, utan istället använder rena och förnybara energikällor. Ett av de mest lovande alternativen för att göra denna framtid möjlig är vätgas. Även om väte är det mest förekommande grundämnet i universum, finns det inte som en fri tillgänglig resurs på jorden; vätgas kan istället framställas ur vatten genom elektrolys som drivs av elektricitet. Det som gör vätgas särskilt intressant är dess egenskap att vara en energibärare, vätgas kan lagra och leverera ren energi, och när den används bildas endast vatten, inte koldioxid. Detta gör vätgas till det perfekta komplementet till sol och vindkraft, eftersom den kan bidra till att hålla lamporna tända, driva fordon och till och med försörja industrier, allt utan att bränna fossila bränslen.

Elektrolysteknik erbjuder en direkt och hållbar metod för att producera vätgas ur vatten. Dagens system är dock starkt beroende av ädelmetaller som platina (Pt), iridium (Ir) och rutenium (Ru), vilket innebär ett betydande hinder för storskalig tillämpning. För att övervinna denna utmaning krävs stora framsteg inom materialvetenskap, med fokus på att minimera användningen av sällsynta metaller och snabba på utveckling och installation av elektrolysteknik. I vårt arbete visar vi att icke-ädla, vanligt förekommande elektrokatalysatorer kan uppnå både hög effektivitet och långsiktig stabilitet. Vi har utvecklat nya syntesmetoder för att framställa defektrika och porösa nanomaterial från metalllegeringar och metalloxidlegeringar till blandningar av övergångsmetaller och dikalcogenider. Vi har undersökt deras katalytiska aktivitet och lärt oss att optimera deras prestanda under både alkaliska och sura reaktionsförhållanden. Detta har gjort det möjligt för oss att i nästa steg studera dessa kostnadseffektiva elektrokatalysatorer i elektrolysörer med anjon och protonutbytande membran. Våra studier visar att dessa material kan uppnå konkurrenskraftig effektivitet och hållbarhet, och därigenom påvisa en möjlig utveckling för att minska beroendet av ädelmetaller och påskynda kommersialiseringen av storskalig vattensönderdelning.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Umeå University, 2025. s. 78
Nyckelord
Water electrolysis, electrocatalysts, hydrogen evolution reaction, oxygen evolution reaction.
Nationell ämneskategori
Materialkemi Energisystem
Identifikatorer
urn:nbn:se:umu:diva-245905 (URN)978-91-8070-799-2 (ISBN)978-91-8070-800-5 (ISBN)
Disputation
2025-11-21, KBE301 - Lilla hörsalen, KBC huset, Umeå, 09:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Tillgänglig från: 2025-10-31 Skapad: 2025-10-27 Senast uppdaterad: 2025-10-28Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(3314 kB)150 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 3314 kBChecksumma SHA-512
9d9e841593e12ef25e1268259218408e65b50256ac8a653dcb4eea85e44c770d3218c47024213fa5c3f969086c04687eb0032a24ebba43796689ba2b22f59b7d
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Övriga länkar

Förlagets fulltextScopus

Person

Rafei, MounaPiñeiro-García, AlexisWu, XiuyuPuentes-Prado, Laura ElenaUstunel, TugceWågberg, ThomasGracia-Espino, Eduardo

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Rafei, MounaPiñeiro-García, AlexisWu, XiuyuPuentes-Prado, Laura ElenaUstunel, TugceWågberg, ThomasGracia-Espino, Eduardo
Av organisationen
Institutionen för fysik
I samma tidskrift
Communications Materials
Materialkemi

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 151 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 433 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf