支持的IrO2纳米催化剂具有多层结构,用于质子交换膜水电解
Yuannan Wang1, Zicheng Zhao1, Xiao Liang1
1State Key Laboratory of Inorganic Synthesis and Preparative Chemistry, College of Chemistry, Jilin University, Changchun, 130012, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|August 8, 2024
概括
一种新的三层氧化物纳米催化剂 (IrO2@TaOx@TaB) 提高了质子交换膜水电解剂 (PEMWE) 的性能. 这种低催化剂表现出氧化演化反应 (OER) 的高活性和耐久性.
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) 需要高效且耐用的阳极催化剂来进行氧化演化反应 (OER).
- 在低负荷下实现高活性和稳定性仍然是PEMWE技术的一个重大挑战.
研究的目的:
- 为了合成和表征一种新的三层支持的IrO2纳米催化剂 (IrO2@TaOx@TaB) 用于低负载的PEMWE阳极.
- 调查管理OER活动和合成催化剂的耐用性结构-属性关系.
主要方法:
- 合成IrO2@TaOx@TaB纳米催化剂与超小的IrO2纳米颗粒在TaB纳米棒的TaOx覆盖层上.
- 在酸性介质中进行氧化演化反应 (OER) 的催化剂性能的电化学表征.
- 使用新型催化剂层制造和测试一个质子交换膜水电解器 (PEMWE).
主要成果:
- 该IrO2@TaOx@TaB催化剂表现出优异的活性和稳定性在酸中OER,归因于其双接口结构.
- 在IrO2/TaOx接口上的电子相互作用通过调节表面物种和氧化还原潜力来优化OER活动.
- 陶覆盖层保护了TaB基质,并稳定了IrO2催化层,提高了结构耐用性.
- 一个PEMWE具有0.26 mg cm−2的低负载,提供了高电流密度 (3.9 A cm−2在2.0 V) 并在2.0 A cm−2.0下维持了超过1500小时的性能.
结论:
- 新型的IrO2@TaOx@TaB纳米催化剂为PEMWE开发高活性和耐用的低负载阳极催化剂层提供了一个有希望的解决方案.
- 三层结构和双接口设计对于提高OER性能和催化剂稳定性至关重要.
- 这项工作为通过水电解更具成本效益和高效的气生产铺平了道路.
