在金属玻璃上构建纳米孔的Ir/Ta₂O₅接口,用于持久的酸性水氧化

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 催化剂是一种催化剂.

背景情况:

• 质子交换膜水电解器 (PEMWE) 对于绿色生产至关重要.
• 开发高活性和持久的氧化演化反应 (OER) 电催化剂对于PEMWE的效率至关重要.

研究的目的:

• 为酸性OER开发一种灵活的,具有纳米孔状Ir/Ta2O5电活性表面的自支电极.
• 在酸性介质和PEMWE中评估开发电极的电催化性能和耐用性.

主要方法:

• 通过脱IrTaCoB金属玻璃丝带制造纳米多孔的Ir/Ta2O5电极.
• 在酸性介质中测试电催化性能,包括超电位和Tafel斜率测量.
• 组装和使用开发的电极作为阳极的PEMWE的长期稳定性测试.
• 现场光谱和密度函数理论 (DFT) 计算以阐明催化机制.

主要成果:

• 纳米孔状Ir/Ta2O5电极表现出极好的OER活性,在10 mA cm−2时的超电位为218 mV,Tafel斜率为46.1 mV dec−1.1.
• 组装后的PEMWE在100 mA cm-2下稳定运行了260小时,展示了卓越的生产性能.
• DFT计算和现场表征表明,在Ir位点中适度的OOH*吸附和Ta2O5的电子捐赠增强了活性和耐久性.

结论:

• 开发的纳米孔状Ir/Ta2O5电极为酸性OER中高效且持久的电催化提供了一个有前途的解决方案.
• 这些发现为催化机制提供了洞察力,为设计下一代水电解电催化剂铺平了道路.