通过使用操作中子放射和偏振中子成像进行气体和电流映射,揭示PTL被动化的局部效应
Vahid Karimi1, Cédric Holme Qvistgaard2, Søren Schmidt3
1Department of Green Technology, University of Southern Denmark, Odense M DK-5230, Denmark.
ACS applied materials & interfaces
|August 31, 2025
概括
涂层通过防止 (Ti) 的被动化,显著提高了质子交换膜水电解器 (PEMWE) 的性能. 极化中子成像显示电流分布有利于Pt涂层的多孔运输层 (PTL).
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 物理
背景情况:
- 基于阳极 (Ti) 的多孔输送层 (PTL) 对高效质子交换膜水电解器 (PEMWE) 至关重要.
- 在PEMWE开发中,PTL/催化剂层接口被动化是一个主要的挑战,这种挑战往往可以通过像 (Pt) 这样的贵金属涂层来缓解.
研究的目的:
- 在PEMWE运行期间在Ti被动条件下调查PTL内部的电流分布.
- 通过极化中子成像 (PNI) 评估Pt涂层在防止Ti被动化的有效性.
主要方法:
- 使用原始Ti PTL和Pt涂层的PEMWE进行电化学研究.
- 现场电子和结构特征.
- 操作偏振中子成像 (PNI) 用于电流分布映射.
- 高分辨率操作中的中子放射.
主要成果:
- Pt涂层在1 A cm-2下减少了822 mV的超电位 (1.771 V与原始Ti PTL的2.539 V相比).
- 现场表征无法检测Ti被动化,这表明在操作过程中存在临时过程.
- PNI证明电流主要通过Pt涂层的PTL流动.
- 中子放射显示大约60%的氧气来自Pt涂层的PTL.
结论:
- Pt涂层有效地防止Ti被动化,并提高PEMWE的性能.
- PNI是了解经营中小微企业当前的分布和被动化现象的宝贵工具.
- 这些发现突显了PTL表面修改对高效水电解的重要性.


