一种IrRuO催化剂,由空氧氧氧化支持,用于氧气演化反应和质子交换膜水电解
Yanrong Liu1,2,3, Meiqi Zhang3, Cong Zhang4
1Beijing Key Laboratory of Ionic Liquids Clean Process, CAS Key Laboratory of Green Process and Engineering, State Key Laboratory of Multiphase Complex Systems, Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China. haowang@ipe.ac.cn.
研究人员开发了一种新的催化剂,IrRuO/Ta2O5,以减少在质子交换膜水电解 (PEMWE) 中的 (Ir) 使用. 这种先进的材料显示出氧化演化反应 (OER) 的出色活性和稳定性,这对于可持续的生产至关重要.
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 (PEMWE) 对于可持续的生产至关重要.
- 氧化演化反应 (OER) 催化剂中高 (Ir) 负载阻碍了成本效益高的PEMWE.
- 开发具有降低Ir含量的高效和稳定的OER催化剂是一个关键的挑战.
研究的目的:
- 在酸性介质中合成和评估一种新的IrRuO/Ta2O5催化剂,用于氧化演化反应 (OER).
- 为了显著减少负荷,同时保持高的催化活性和稳定性.
- 探索IrRuO和Ta2O5支持之间的协同效应,以提高OER性能.
主要方法:
- 合成高表面积氧化物 (Ta2O5) 与氧气空缺.
- 将氧化物 (IrRuO) 纳米粒子固定在Ta2O5支上.
- 在酸性半细胞中进行电化学表征,并在质子交换膜 (PEM) 水电解仪中进行测试.
主要成果:
- IrRuO/Ta2O5催化剂对酸性OER表现出极好的活性和稳定性.
- 在10 mA cm-2的低Ir负载 (0.3 mgIr cm-2) 时达到235 mV的超电位.
- 在PEM水电解器中,在2 A cm-2时展示了1.91 V的电池电位,表明了强大的催化剂支持协同作用和改进的电子结构.
结论:
- 用Ru复合Ir,并支持像Ta2O5这样的无金属组金属 (PGM) 的金属氧化物,这是减少Ir负载的有希望的策略.
- IrRuO和Ta2O5之间的协同作用增强了催化剂分散,电子特性,质量传输和活性位点稳定性.
- 这种方法为设计用于储能和转换应用的具有成本效益和高性能催化剂提供了可行的途径.
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