接口增强的Ru基电催化剂用于工业级电流密度的高效质子交换膜水电解
Wenjun Lei1, Xinxin Zhao1, Chao Liang2
1Qinghai Upstream of the Yellow River Hydropower Development Co., Ltd., Photovoltaic Industry Technology Branch Company, State Power Investment Corporation, Photovoltaic (Energy Storage) Industry Innovation Center, Photovoltaic Technology Research and Development Department, No. 399 South Yanta Road, Xi'an 710000, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|October 26, 2024
概括
一种新的SnO2/Nb2O5@RuO2复合催化剂为质子交换膜 (PEM) 水电解剂提供了具有成本效益和高度活性的解决方案. 这种持久的电催化剂的性能明显优于商业二氧化,为高效的气生产铺平了道路.
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
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 质子交换膜 (PEM) 水电解器需要高效,经济高效的电催化剂才能得到广泛采用.
- 基于 (Ru) 的催化剂由于其成本较低和活性较高,是对基于 (Ir) 的催化剂的有希望的替代品.
- 耐久性挑战,如高电位氧化,限制了基于Ru的催化剂的应用.
研究的目的:
- 开发一种高效且持久的氧化演化反应 (OER) 电催化剂,用于PEM水电解.
- 研究一种复合催化剂,其中包括二氧化 (SnO2),氧化 (Nb2O5) 和二氧化 (RuO2).
- 通过接口工程和氧气空缺生成来提高催化剂性能和稳定性.
主要方法:
- 使用一种简单的合成方法制造了SnO2/Nb2O5@RuO2复合催化剂.
- 鉴定了催化剂的结构,表面积和活性位点.
- 在酸性介质中评估了氧化演化反应 (OER) 的电化学性能.
- 通过在PEM水电解仪中长期运行来评估耐用性.
主要成果:
- SnO2/Nb2O5@RuO2催化剂表现出卓越的OER性能,超过了商业的IrO2.2.
- 在超低超电位分别为287,359和534mV的超低电位下,实现了10,50和200mA cm-2的电流密度.
- 证明了显著的耐用性,在PEM电池中以1 A cm-2的温度稳定运行25天.
结论:
- 开发的SnO2/Nb2O5@RuO2复合物是PEM水电解的高效和耐用电催化剂.
- 催化剂的性能归因于其大表面积,众多活跃点,多个接口和丰富的氧气空缺.
- 这项工作为制造基于Ru的先进电催化剂提供了一种方便的方法,用于可持续的生产.
