纳基改性:一种新的策略,以提升在质子交换膜水电解中的IR催化剂的氧进化活性

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
• 可持续能源 可持续能源

背景情况:

• 质子交换膜水电解 (PEMWE) 需要高效且具有成本效益的阳极催化剂来实现可持续的生产.
• 目前的氧化 (IrO2) 催化剂在活性和成本方面面临限制,这阻碍了PEMWE的广泛采用.
• 改善Ir催化剂的现有策略,如缩小尺寸和合金,取得了有限的成功.

研究的目的:

• 为PEMWE开发一种新型的,高性能,低含量 (Ir) 催化剂.
• 提高水电解的阳极催化剂的成本效益和活性.
• 研究结构修饰剂在提高Ir催化剂性能方面的作用.

主要方法:

• 使用化 (NaCl) 作为结构修饰剂的氧化 (IrOx) 催化剂的新型合成策略.
• 在低IR催化剂负载下单细胞PEMWE试验中的性能评估.
• 现场和现场光谱分析 (例如,XPS,XAS) 来探测催化剂结构和氧化状态.

主要成果:

• 合成的IrOx_NaCl催化剂在1.9V时实现了2.48 A cm−2的电流密度,超过了商业的IrO2 (2.35 A cm−2).
• 催化剂在低IR负载下显示出增强的活性,改善的稳定性和更高的成本效率.
• 光谱分析显示,NaCl的纳入调节了IrOx的氧化状态和协调结构.

结论:

• 新的IrOx_NaCl催化剂为PEMWE设计先进的,具有成本效益的基于Ir的催化剂提供了一条变革性的途径.
• NaCl作为一种有效的结构修饰剂,显著提高了IrOx的电催化性能.
• 这种发展加快了PEMWE在可持续气生产中广泛采用的潜力.