复合质子交换膜具有含有功能催化剂粒子的介层结构,用于水电解

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
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 质子交换膜 (PEM) 水电解对于绿色的生产至关重要.
• 为了成本效益,需要更薄的膜,但会受到降解和气体交叉的影响.
• 激素清除剂和气体重组催化剂可以减轻这些问题.

研究的目的:

• 研究复合膜中激素清除剂和气体重组催化剂中间层的定位效应.
• 优化这些介层的组成和放置,以提高PEM水电解性能.
• 为了减少PEM水电解器中的离子体降解和交叉.

主要方法:

• 用氧化物 (Ce$_{0.5}$Zr$_{0.5}$O$_{2}$) 激素捕食器介层制造和测试复合膜.
• 优化氧化物中的含量,用于根基清除.
• (Pt) 气复合介层和双功能Pt/Ce$_{0.25}$Zr$_{0.75}$O$_{2}$介层的整合和评估.
• 对离子体降解率和交叉百分比的分析.

主要成果:

• 将Ce$_{0.5}$Zr$_{0.5}$O$_{2}$介层放置在阴极附近显著减少了离子体降解.
• Ce$_{0.25}$Zr$_{0.75}$O$_{2}$表现出最高的激进清理活动.
• Pt中间层在阳极附近最有效,但导致了额外的降解.
• 一个双功能的Pt/Ce$_{0.25}$Zr$_{0.75}$O$_{2}$间层减轻了Pt诱导的降解.
• 优化的复合膜 (阴极附近的Ce$_{0.25}$Zr$_{0.75O$_{2}$,阳极附近的Pt/Ce$_{0.25}$Zr$_{0.75}$O$_{2}$) 显示了最低的降解和交叉.

结论:

• 介层的战略位置对于PEM水电解性能至关重要.
• 优化的复合膜设计将预计寿命延长7.4倍,并减少H$_{2}$交叉的4.4倍.
• 这种方法为开发更耐用,更高效的PEM水电解器提供了有希望的途径.