通过脱来构建高孔性低阳极催化剂,用于质子交换膜水电解器
Jiashun Liang1, Cehuang Fu2,3, Sooyeon Hwang4
1Department of Energy, Environmental & Chemical Engineering, Washington University in St. Louis, St. Louis, MO, 63130, USA.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|December 5, 2024
概括
开发多孔的金属气凝催化剂显著提高了在质子交换膜水电解器中的氧化演化反应性能. 这一突破使得低负载成为可能,这对于水电解技术的成本效益和广泛商业化至关重要.
科学领域:
- 电化学和材料科学 材料科学
- 用于能源转换的催化剂
背景情况:
- (Ir) 是由于其高活性和耐用性,在质子交换膜水电解器 (PEMWE) 中氧化演化反应 (OER) 的关键催化剂.
- 的高成本和稀缺性限制了PEMWE的广泛应用,特别是当低负载 (低于1.0 mg cm−2) 显著损害性能和耐用性时.
研究的目的:
- 开发高效的低催化剂用于小微企业的OER,以克服成本和稀缺性的限制.
- 提高利用率和催化剂的稳定性,以提高PEMWE的商业化.
主要方法:
- 设计的多孔金属气凝 (MA) 催化剂通过化学解化-铜 (IrCu) 合金.
- 使用开发的Ir MA催化剂制造的膜电极组件 (MEAs).
- 通过电化学测试评估催化剂性能和耐用性,包括OER活动和稳定性评估.
主要成果:
- 多孔的IrMA催化剂表现出层次的孔隙结构和多个通道,导致电化学表面积 (ECSA) 增加,与传统的Ir黑催化剂相比,增强了OER活性.
- 在0.5mgIrcm−2的低Ir负载下,一个优化的MEA在1.79V时实现了2.0A cm−2的电流密度,超过了2.0mgIrcm−2 (1.63A cm−2) 的Ir黑的性能.
- 低IR MEA表现出优越的耐用性,其衰变速率约为40μVh-1在0.5 A cm-2 (>1200 h) 和2.0 A cm-2 (400 h) 时,显著优于基于商业IR的MEA (175μVh-1在2.0 mgIr cm-2时).
结论:
- 开发的多孔IrMA催化剂为设计低催化剂提供了有效的策略,为PEMWE提高了活性,利用率和稳定性.
- 这种方法解决了对具有成本效益的利用的关键需求,为PEMWE技术更广泛的商业化铺平了道路.
