从Pt转变为无PGM的催化剂:油墨成分对PEM水电解的影响
Janna Wierper1, Jannick Hiltrop1, Kevinjeorjios Pellumbi1
1Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology UMSICHT, 46047, Oberhausen, Germany.
概括
为质子交换膜 (PEM) 水电解优化阴极墨水组成,显著提高了非高贵催化剂的性能. 这项研究确定了理想的比例和材料,缩小了与催化剂的差距.
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 (PEM) 水电解对于绿色的生产至关重要.
- 依赖于昂贵和罕见的贵金属如 (Pt) 阻碍了商业化.
- 开发高效的非高贵催化剂对于可持续的电解至关重要.
研究的目的:
- 为了研究喷涂PEM水电解阴极的最佳油墨成分.
- 分析油墨配方对电极结构,性能和催化剂层组成的影响.
- 为了比较优化策略在贵族和非贵族催化剂之间的可转移性.
主要方法:
- 催化剂:碳:结合剂比率和碳支材料的系统变化.
- 使用极化曲线和电化学阻抗光谱的电极表征.
- 通过X射线光电子谱学和扫描电子显微镜进行表面和结构分析.
主要成果:
- 使用Carbon Vulcan的最佳催化剂:碳:粘合剂比为3:1:1产生了最高的性能.
- 墨水优化显著提高了非高贵催化剂的性能,缩小了与Pt的差距.
- 在电化学行为和电极结构中观察到的趋势可以在Pt和非贵族催化剂之间转移.
结论:
- 墨水组成的优化是最大限度地提高PEM水电解中的非高贵催化剂效率的关键因素.
- 喷涂电极制备为开发高性能,具有成本效益的电解系统提供了可行的途径.
- 这项工作通过提高非贵族催化剂可行性,促进向可持续生产的过渡.
