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Engineering Hierarchically Nano-Structured Cu Foams : Dynamic Hydrogen Bubble Templated Binder-Free Freestanding Electrodes for Energy Applications

DOI zum Zitieren der Version auf EPub Bayreuth: https://doi.org/10.15495/EPub_UBT_00009087
URN zum Zitieren der Version auf EPub Bayreuth: urn:nbn:de:bvb:703-epub-9087-8

Titelangaben

Attia, Mina ; Zhao, Chen ; Lindner, Miriam ; Hawe, Philipp ; Roth, Christina:
Engineering Hierarchically Nano-Structured Cu Foams : Dynamic Hydrogen Bubble Templated Binder-Free Freestanding Electrodes for Energy Applications.
In: Small. Bd. 22 (2026) Heft 8 . - e09389.
ISSN 1613-6829
DOI der Verlagsversion: https://doi.org/10.1002/smll.202509389

Volltext

[thumbnail of Small - 2025 - Attia - Engineering Hierarchically Nano‐Structured Cu Foams Dynamic Hydrogen Bubble Templated Binder‐Free.pdf]
Format: PDF
Name: Small - 2025 - Attia - Engineering Hierarchically Nano‐Structured Cu Foams Dynamic Hydrogen Bubble Templated Binder‐Free.pdf
Version: Veröffentlichte Version
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Angaben zu Projekten

Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
Confinement-Effekte bei der CO2-Elektroreduktion - mechanistische Untersuchungen an oberflächenaktiven, porösen Cu-Elektroden
495717797
Open Access Publizieren
Ohne Angabe

Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Abstract

The intelligent design of hierarchical metallic structures with optimized performance for targeted applications, such as energy devices, sensors, and catalysis, remains a significant challenge. In this study, electrochemically generated hydrogen bubbles are employed as dynamic negative templates for copper electrodeposition. This so-called dynamic hydrogen bubble templating approach (DHBT) yields highly porous hierarchical copper foams adorned with surface nano-structures. A comprehensive investigation of DHBT synthesis parameters is provided, organized into four categories: (1) deposition current density and time; (2) current modes, namely direct, pulsed, reversed, and alternating regimes; (3) physical conditions, including stirring and temperature; and (4) bath composition. The results demonstrate that morphological descriptors, such as pore size and density, foam thickness, electrochemically active surface area (ECSA), and nanoscale surface features, can be systematically and reproducibly tuned by varying these DHBT parameters. As a proof of concept, a simple three-step protocol for the fabrication of copper foam gas diffusion electrodes (GDEs) is presented. The resulting GDEs show promising CO2 reduction performance, achieving C2+ products Faradaic efficiencies of approximately 50% at -1.1 V versus reversible hydrogen electrode (RHE) and partial current densities of up to 104 mA cm−2 at -2.5 V versus RHE, with good operational stability tested for 12 h.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Keywords: binder-free nano-structures; CO2 reduction; cu electrodeposition; dynamic hydrogen bubble templating; free-standing Cu foams; power-to-value
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Werkstoffverfahrenstechnik > Lehrstuhl Werkstoffverfahrenstechnik - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Christina Roth
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften
Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Werkstoffverfahrenstechnik
Sprache: Englisch
Titel an der UBT entstanden: Ja
URN: urn:nbn:de:bvb:703-epub-9087-8
Eingestellt am: 07 Apr 2026 14:12
Letzte Änderung: 07 Apr 2026 14:12
URI: https://epub.uni-bayreuth.de/id/eprint/9087

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