将交互式IR原子集成到氧化网格中,用于质子交换膜电解
Yang Li1,2, Guoxiang Zhao3, Shouwei Zuo1,2
1Center for Renewable Energy and Storage Technologies (CREST), Physical Science and Engineering Division, King Abdullah University of Science and Technology, Thuwal, 23955-6900, Kingdom of Saudi Arabia.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|December 3, 2024
概括
这项研究引入了一种新的催化剂,i-Ir/TiO2,用于酸性水的氧化. 它通过多样化来增强氧进化反应 (OER) 的活性和稳定性.
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
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 基于 (Ir) 的氧化物是酸性水氧化的主要电催化剂.
- 由于固定的IR-O八面体包装模式,当前IR催化剂的结构灵活性有限.
研究的目的:
- 为了改善电催化活性,使Ir的几何结构多样化.
- 研究将Ir整合到TiO2对氧演化反应 (OER) 的影响.
主要方法:
- 将空间相关的Ir原子集成到TiO2表面网格中.
- 在酸性电解质中测试电催化活性和稳定性.
- 实验和理论分析 (包括操作特征) 以了解催化机制.
- 质子交换膜 (PEM) 电解器性能评估.
主要成果:
- 该i-Ir/TiO2催化剂在10 mA cm-2时达到240 mV的超电位,在100 mA cm-2时达到315 h的稳定性.
- 灵活的Ir-O-Ir协调和多样化的几何结构被发现通过优化中间吸附来增强OER活动.
- 操作特征表明,交互式Ir-O-Ir单元抑制了Ir的过氧化,扩大了其稳定的操作区域.
- 一个使用i-Ir/TiO2的PEM电解器在2 A cm-2时显示出1.63 V的低驱动电压,稳定运行超过440小时.
结论:
- 开发的i-Ir/TiO2催化剂克服了传统的IrOx物种的几何限制.
- 这一战略为设计用于氧化水的先进电催化剂提供了新的途径.
- 这些发现提供了关于优化催化剂结构以提高电化学性能的见解.
