Сплав мідь–нікель як потенційний електрокаталізатор для реакцій виділення кисню і окислення карбаміду: вплив анодного оброблення в низькотемпературних евтектичних розчинниках

UKR: Проведено експериментальне дослідження, спрямоване на встановлення впливу анодного оброблення сплаву мідь–нікель (~55 мас.% Cu) в низькотемпературних евтектичних розчинниках (DES) на електрокаталітичну поведінку у реакції виділення кисню та електрохімічного окислення карбаміду у водному лужному середовищі 1 M NaOH. Як DES були обрані евтектичні суміші холін хлориду з етилен- гліколем і карбамідом (ethaline і reline, відповідно). Анодне оброблення проводили в потенціостатичному режимі протягом 2,5 годин при потенціалах 0,3; 0,5; 0,7; 1,0; 1,35 і 1,7 В відносно срібного електрода порівняння. Методом лінійної вольтамперометрії показано, що анодне оброблення сплаву мідь–нікель в ethalineі reline за будь-якого з використаних значень електродних потенціалів призводить до збільшення поляризації реакції виділення кисню. Що стосується реакції окислення карбаміду, то за певних значень анодного потенціалу оброблення спостерігається зростання густини струму, тобто зростання електрокаталітичної активності. Специфічний характер впливу оброблення поверхні сплаву Cu–Ni в різних DES та немонотонний характер впливу потенціалу анодного оброблення на електрокаталітичну активність як в реакції виділення кисню, так і електрохімічного окислення карбаміду у лужному середовищі пояснено змінами у морфології поверхні, що приводить до відповідних змін у природі, концентрації і активності каталітичних центрів, які беруть участь у досліджуваних реакціях. Отримані у роботі результати можуть бути використані для розробки процесів електролітичного синтезу «зеленого» водню шляхом електролізу води, в яких реакція виділення кисню замінена на реакцію окислення карбаміду.

ENG: An experimental study was conducted to investigate the effects of anodic treatment of a copper–nickel alloy (~55 wt.% Cu) in deep eutectic solvents (DES³) on its electrocatalytic behavior in the oxygen evolution reaction and electrochemical urea oxidation reaction in an aqueous alkaline medium of 1 M NaOH. The chosen DES mixtures were eutectic mixtures of choline chloride with ethylene glycol and urea (ethaline and reline, respectively). Anodic treatment was performed in potentiostatic mode for 2.5 hours at potentials of 0.3, 0.5, 0.7, 1.0, 1.35, and 1.7 V relative to a silver quasi-reference electrode. Linear voltammetry revealed that anodic treatment of the copper–nickel alloy in either ethaline or reline at any of the applied potentials results in an increase in the polarization of oxygen evolution reaction. In the case of urea oxidation reaction, an increase in current density, indicating enhanced electrocatalytic activity, was observed at specific anodic treatment potentials. The specific nature of the surface treatment’s effect on the Cu–Ni alloy in different DES and the non-monotonic influence of anodic treatment potential on electrocatalytic activity in both the oxygen evolution and electrochemical urea oxidation reactions in an alkaline medium were attributed to changes in surface morphology. These morphological changes lead to corresponding alterations in the nature, concentration, and activity of catalytic sites involved in the studied reactions. The results of this work may contribute to the development of processes for the electrolytic synthesis of green hydrogen via water electrolysis, where the oxygen evolution is replaced with urea oxidation reactio