Electrodeposition of nanostructured CoP layers and their use in the electrochemical hydrogen evolution reaction (HER)

Dzisiaj duży nacisk stawiany jest na ekologiczne rozwiązania w różnych dziedzinach życia, jedną z nich jest pozyskiwanie energii. Dobrym zatem rozwiązaniem wydaje się być wodór ze względu chociażby na brak wydzielania się trujących gazów ani żadnych stałych odpadów przy procesach spalania. Jednak nadal istnieje potrzeba opracowania taniego i przyjaznego środowisku sposobu pozyskiwania wodoru. Jedną z bardzo obiecujących metod wydaje się proces elektrolizy wody. Dlatego też przedmiotem badań w pracy jest elektrochemicznie osadzony fosforek kobaltu, który nie jest kosztowny w porównaniu z metalami szlachetnymi, a może pełnić rolę wydajnego katalizatora reakcji elektrochemicznego wydzielania wodoru (HER). Podjęto się więc próby osadzenia CoP oraz zbadania wpływu warunków procesu na skład ze szczególnym uwzględnieniem zawartości fosforu i właściwości elektrochemicznych w reakcji HER. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, że warstwy z największą zawartością fosforu uzyskuje się w przypadku bardzo krótkiego i bardzo długiego czasu osadzania, że wartości prądów są większe dla osadzania prowadzonego z mieszaniem elektrolitu. Wykazano również, że większa zawartość fosforu korzystnie wpływa na właściwości elektrokatalityczne osadzonych materiałów w kierunku reakcji HER.

Nowadays, ecological solutions are more and more desirable in various areas of life, for example, in obtaining energy. Hydrogen seems to be a good solution due to the fact that there is no emission of poisonous gases or any solid waste during combustion processes. However, there is still a need for a cheap and environmentally friendly method of producing hydrogen. Water electrolysis seems to be a promising way. Therefore, the subject of research in this paper is electrochemically deposited cobalt phosphide, which is not expensive compared to noble metals and can act as an efficient catalyst for the electrochemical hydrogen evolution reaction (HER). The impact of the conditions applied during electrodeposition on the composition of the obtained CoP layers was tested as well as electrochemical properties in the HER reaction. Based on the results, it was found that the highest contents of phosphorus are obtained for a very short and very long deposition time and current values are higher when electrolyte being stirred. It has also been shown that higher phosphorus content has a positive effect on the electrocatalytic properties of the deposited materials towards HER reaction.