Abstrak
Reaksi oksidasi urea elektrokimia (UOR) dibuktikan sebagai jalur yang menjanjikan untuk mengubah limbah menjadi energi terbarukan. Arsitektur seperti bola berongga yang terdiri dari nanopartikel Ni–Cu yang terbungkus cangkang karbon 3D dalam tabung nano karbon berdinding banyak (Ni x -Cu y /MWCNT) telah disintesis, menggunakan kerangka organik bimetalik sebagai templat lunak bersama dengan pengendapan uap kimia. Sifat konfigurasi dan elektronik katalis yang diformulasikan dan dampaknya pada proses transfer muatan dijelaskan dengan teori fungsi kerapatan, dan pengaruhnya pada kinetika UOR kemudian dijelaskan dengan berbagai teknik elektrokimia. Bundel bola berongga berpori hierarkis dari Ni x -Cu y /MWCNT mempercepat efisiensi penggunaan urea, karena permukaan interior dan eksteriornya terpapar bahan bakar urea. Interaksi sinergis antara nanopartikel bimetalik dan karbon grafit membantu meningkatkan jalur konduksi elektron, aktivitas elektrokatalitik, dan kemampuan anti-keracunan terhadap UOR. Dibandingkan dengan Ni/C komersial, katalis Ni x -Cu y /MWCNTs memungkinkan sel bahan bakar urea langsung (DUFC) dengan kepadatan daya tinggi (47,3 mW cm −2 ) dan umur panjang (200 jam), yang diuntungkan dari oksidasi intermediet UOR yang disukai secara energetik dan pembelahan ikatan N─C yang ditekan yang difasilitasi oleh kekosongan permukaan dan interstisial dalam Ni x -Cu y /MWCNTs. Selain itu, 32,7 mW cm −2 bersama dengan ketahanan terhadap bahan bakar urin manusia dicapai dalam DUFC, yang membuka usaha penelitian dalam pengembangan energi berkelanjutan.