基于光沉积的TiO2@IrOx的合成,用于以低荷载的质子交换膜水电解的核心催化剂
Darius Hoffmeister1,2, Selina Finger1,2, Lena Fiedler1,2
1Forschungszentrum Jülich GmbH, Helmholtz Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy, 91058, Erlangen, Germany.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|June 14, 2024
概括
研究人员开发了一种新的核心催化剂,通过质子交换膜水电解 (PEMWE) 来降低绿色生产中的成本. 这种新的催化剂显著提高了性能和耐用性,为更实惠的清洁能源技术铺平了道路.
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
- 绿色化学 绿色化学
背景情况:
- 绿色的生产对可持续能源至关重要,但像这样的关键材料的高成本阻碍了广泛采用.
- 质子交换膜水电解 (PEMWE) 是绿色的领先技术,但在催化剂中需要大量的负荷.
- 降低含量对于PEMWE的经济可行性至关重要.
研究的目的:
- 探索一种具有成本效益的途径,以减少质子交换膜水电解 (PEMWE) 催化剂中的负荷.
- 开发和描述一种具有显著降低含量的新型TiO2@IrOx核心催化剂.
- 与商业标准相比,评估新催化剂的性能和稳定性.
主要方法:
- 使用可扩展的光沉积方法合成了TiO2@IrOx核心催化剂,约有40%的负荷.
- 催化剂结构的特征,包括薄的氧化外 (2.1 ± 0.4 nm).
- 现场活动和稳定性测试,以及单细胞PEMWE在低负载 (<0.3 mgIr cm-2) 的性能评估.
主要成果:
- 合成的TiO2@IrOx核心外催化剂表现出高的现场活性和更好的稳定性.
- 核心外结构导致电粉导电率增加了三倍.
- 催化剂在单细胞测试中显著超过商业参考,实现更高的特异性功率密度 (17.9千瓦gIr-1与10.4千瓦gIr-1).
结论:
- 光沉积方法可以创建高效的TiO2@IrOx核心催化剂,其含量大大降低.
- 独特的结构提高了导电性,减轻了性能退化,为PEMWE的成本降低提供了可行的解决方案.
- 这一进步通过提高电解的经济可行性来支持绿色技术的更广泛应用.
