在水电解的有序膜电极组件中,氧化物填充的多孔运输层
Shiqi Zhao1,2, Yiyang Liu1, Yuzhuo Jiang1
1Division of Advanced Nanomaterials, Suzhou Institute of Nano-tech and Nano-bionics, Chinese Academy of Sciences (CAS), Suzhou 215123, China.
ACS applied materials & interfaces
|October 28, 2025
概括
使用CeO2纳米粒子和MCC的新型微孔层 (MPL) 通过改善催化剂层接触来增强质子交换膜水电解 (PEMWE). 这使得在超低负荷下实现高性能.
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
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 催化剂和多孔输送层 (PTL) 之间的弱接口接触阻碍了质子交换膜水电解 (PEMWE) 的效率.
- 低催化剂负载对于成本有效的PEMWE至关重要,但由于接口问题,它经常受到性能限制.
研究的目的:
- 开发一种新的微孔层 (MPL),以改善低负载PEMWE系统的接口接触.
- 通过优化MPL设计,提高膜电极组件 (MEAs) 的性能和耐用性.
主要方法:
- 使用控制颗粒大小的CeO2纳米粒子和微晶纤维素 (MCC) 制造MPL.
- 填充结构的界面兼容性和毛孔大小分布的表征.
- 使用优化MPL的膜电极组件 (MEAs) 的组装和电化学测试.
主要成果:
- 优化的MPL显著改善了界面兼容性和量身定制的孔径分布.
- 与MPL一起的MEAs显示电化学活性表面积 (ECSA) 增加了2.8倍.
- 实现了高电流密度 (4.58 A cm−2 在 2.0 V) 与超低的 Ir 负载 (48.4 μg cm−2) 和稳定的运行 (> 200 h).
结论:
- CeO2/MCC MPL有效地解决了PEMWE中的接口挑战.
- 这一战略使得高性能的PEMWE能够显著降低贵金属含量.
- 为具有成本效益和高效的水电解技术提供了一个有前途的途径.


