陽子交換膜水電解用の低Pt負荷の高性能イオノマーフリーガス拡散カトド

科学分野:

• マテリアルサイエンス 材料科学
• 電気化学 電気化学について
• 化学工学は化学工学というものです.

背景:

• プラチナは,酸性介質における水素進化反応 (HER) の主要な触媒である.
• 陽子交換膜水電解 (PEMWE) におけるその活動は,しばしば,カソド触媒の利用が不十分であるために制限されています.
• プラチナナノ粒子の合成と配分を最適化することは,PEMWEの効率を改善するために不可欠です.

研究 の 目的:

• プラチナナノ粒子を微孔層でコーティングされたガス拡散層で原子精度で合成し,特徴づけ,PEMWEのために.
• 開発された低プラチナ負荷の電極の触媒性能と安定性を評価するために.
• ベンチマークのプラチナ触媒と比較して,質量活動と耐久性の向上を証明するために.

主な方法:

• プラチナナノ粒子の精密な合成のために,原子層堆積 (ALD) が採用されました.
• 制御されたプラチナの負荷と粒子の大きさのガス拡散電極の特徴.
• 陽子交換膜の水電解における性能試験は,様々な動作条件下で実施されます.

主要な成果:

• 開発された電極は,非常に低いプラチナ負荷 (1.08-5.40 μg cm−2) を達成しました.
• マス・アクティビティが,ベンチマーク・プラチナ・カタリストよりも少なくとも1桁高いことが実証されています.
• 1 A cm−2 で200時間以上の例外的な安定性と,動的電圧サイクルの下での堅固な性能を示しています.

結論:

• プラチナナノ粒子の原子精度合成は,PEMWEにおける触媒利用と活性を大幅に高めます.
• 開発された電極は,費用対効果の高い高性能水電解の有望な経路を提供します.
• このアプローチは,プラチナの応用を最適化することで,PEMWEにおけるプラチナの触媒的可能性の過小評価に対処します.