用于PEM水电解器的复合阳极:通过导电添加剂降低负荷并降低材料成本
Kara J Ferner1, Shawn Litster1
1Department of Mechanical Engineering, Carnegie Mellon University, 5000 Forbes Avenue, Pittsburgh, Pennsylvania 15213, United States.
ACS applied energy materials
|September 27, 2024
概括
研究人员使用添加剂在质子交换膜水电解 (PEMWE) 阳极中减少了95%的负荷. 这降低了清洁生产的成本,同时保持了性能和耐用性.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 可持续能源 可持续能源
背景情况:
- 质子交换膜水电解 (PEMWE) 对于清洁的生产至关重要.
- 与 (Ir) 催化剂相关的高成本限制了PEMWE的可扩展性.
- 目前的PEMWE系统需要高Ir负载 (1-2 mgIr cm-2) 氧演化反应 (OER) 确保活动,导电性和耐用性.
研究的目的:
- 通过降低阳极催化剂中的负荷来降低PEMWE的成本.
- 开发一种复合阳极方法,使用更便宜的导电添加剂.
- 为了保持高性能和耐用性,与显著降低的含量.
主要方法:
- 使用 (Pt) 黑作为导电添加剂与氧化 (IrO2) 催化剂一起开发了一种复合阳极.
- 评估了复合阳极在电池电压1.8V时的性能.
- 通过加速应力测试 (AST) 和死后成像来评估阳极稳定性.
主要成果:
- 实现了95%的负载减少和80%的阳极催化剂材料成本降低.
- 与标准的IrO2阳极相比,保持了相当的电流密度性能.
- 复合阳极在低Ir负载 (0.10 mgIr cm-2) 的情况下,比标准的IrO2阳极具有经验证明的增强稳定性.
结论:
- 复合阳极方法有效降低了PEMWE对的要求和材料成本.
- 这一战略解决了一个主要障碍,阻碍了PEMWE在清洁的广泛采用.
- 作为导电添加剂的使用为具有成本效益和耐用性的PEMWE系统提供了一个有希望的途径.
