嵌入于多孔纳米片中的Ir-O-Mn可增强低PEM电解器中的电荷传输

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:

• 质子交换膜水电解器 (PEMWE) 对于绿色的生产至关重要.
• 减少PEMWE阳极中的 (Ir) 负载对于成本效益至关重要.
• 现有的低IR催化剂往往缺乏足够的活性和耐用性,以适应工业应用.

研究的目的:

• 为小微企业开发一种高活性,耐用的低催化剂.
• 研究-氧- (Ir-O-Mn) 键在增强催化性能中的作用.
• 为了证明PEMWE设备中的新催化剂的实际可行性.

主要方法:

• 合成含有Ir和Mn的多孔异质纳米板催化剂.
• 催化剂氧化演化反应 (OER) 活性和稳定性的电化学表征.
• 使用开发的催化剂制造和测试PEMWE设备.
• 分析催化剂结构和电子特性,以了解性能提升.

主要成果:

• 该Ir-O-Mn催化剂在300mV超电位下实现了OER的4A mg_Ir-1的质量活性,比商业的IrO_{2高150.6倍.}
• -O-Mn键促进电荷转移并稳定活跃的3+物种.
• 使用Ir/MnO_x催化剂的PEMWE在10倍低的Ir负荷 (0.2 mg_Ir cm^{-2) 时显示出可比的性能.}
• 该设备在1.63V的低电池电压下维持了1A cm-2超过300小时.

结论:

• 具有Ir-O-Mn键的多孔异质纳米板催化剂为高效和持久的低PEMWEs提供了一个有希望的策略.
• 独特的Ir-O-Mn键结构是释放卓越的催化活性和稳定性的关键.
• 这一进步大大减少了对珍贵的依赖,为更经济的生产铺平了道路.