Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 173-185.

Hydrogen evolution reaction (HER) is a crucial electrochemical process,
indispensable for developing sustainable energy sources and several industrial
applications. The efficient green hydrogen production via alkaline water
electrolysis (AWE) faces a significant challenge in finding cost-effective and
efficient electrocatalysts. Additionally, enhancing the oxygen evolution reaction
(OER) increases the efficiency of the overall process. Thus, developing efficient
and affordable electrocatalysts for HER and OER is essential. Herein, a new
approach of facile electrodeposition steps has been adopted to fabricate
electrocatalysts at the surface of in-situ modified graphite felt (GF) as a 3-D
porous substrate. Firstly, an ultrathin NiMoO4 electrocatalyst was synthesized for
HER. The as-synthesized electrocatalyst exhibits tremendously high HER
activity with a markedly low overpotential at current density 10 mA cm–2 (η10) of
17 mV, with a low Tafel slope of 37 mV dec–1, and exhibits impressive stability
at 100 mA cm–2 throughout 98 h of continuous electrolysis. Secondly, a
heterostructured binary hydroxide/metallic CoNi interface electrodeposited over
Fe3O4 at the in-situ modified GF (denoted as CoNi/Fe@GF) was fabricated to
enhance the OER. The fabricated CoNi/Fe@GF electrode exhibits a superb
electrocatalytic performance for OER, which requires a marked ultra-low η10 of
234 mV, coupled with a low Tafel slope of 34 mV dec–1, and maintains
outstanding stability at 100 mA cm–2, exceeding 24 h of continuous electrolysis.

يُعد تفاعل تصاعد الهيدروجين عملية كهروكيميائية بالغة الأهمية، لا غنى عنها لتطوير مصادر طاقة مستدامة وتطبيقات صناعية متعددة. يواجه إنتاج الهيدروجين الأخضر بكفاءة عبر التحليل الكهربائي للماء في الوسط القلوي عقبة كبيرة بسبب بطء حركية تفاعل تطور الهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، فإن تعزيز تفاعل تصاعد الأكسجين يزيد من كفاءة العملية ككل. لذا، يُعد تطوير محفزات كهربائية فعالة وبأسعار معقولة لتفاعلي تصاعد الهيدروجين والأكسجين أمرًا بالغ الأهمية. في هذه الأطروحة، تم اعتماد نهج جديد لخطوات الترسيب الكهربائي السهلة لتصنيع محفز كهربائي على سطح ألياف الجرافيت المعدل آنيًا كركيزة مسامية ثلاثية الأبعاد. أولًا، تم تصنيع محفز كهربائي فائق الرقة من NiMoO4 لتفاعل تصاعد الهيدروجين. وأُظهر المحفز الكهربائي المُصنّع نشاطًا عاليًا للغاية تجاه تفاعل تصاعد الهيدروجين محققًا جهد زائد منخفض (η10) بشكل ملحوظ بلغ 17 مللي فولت عند كثافة تيار 10 مللي أمبير/سم2 يبلغ ، مع ميل تافل منخفض يبلغ 37 مللي فولت لكل عقدة، ويُظهر ثباتًا رائعًا عند 100 مللي أمبير/سم2 طوال 98 ساعة من التحليل الكهربائي المستمر. ثانيًا، تم تصنيع محفز من هيدروكسيد ثنائي/معدني غير متجانس البنية من CoNi فوق Fe3O4 المترسب كهربائيًا في ألياف الجرافيت المعدل آنيًا (يُشار إليه بـ CoNi/Fe@GF) لتعزيز تفاعل تصاعد الهيدروجين. يُظهر قطب CoNi/Fe@GF المُصنّع أداءً تحفيزيًا كهربائيًا ممتازًا لتفاعل تصاعد الهيدروجين، والذي يتطلب η10 منخفضًا للغاية يبلغ 234 مللي فولت، مقترنًا بميل تافل منخفض يبلغ 34 مللي فولت لكل عقدة، ويحافظ على ثبات ممتاز عند 100 مللي أمبير/سم2، متجاوزًا 24 ساعة من التحليل الكهربائي المستمر.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.