氧化上的超薄化物纳米片用于高效和持久的质子交换膜水电解

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
• 催化剂是一种催化剂.

背景情况:

• (Ir) 对于质子交换膜水电解 (PEMWE) 是至关重要的,但价格昂贵,常规纳米粒子的分散性和表面利用性差.
• 氧气演化反应 (OER) 是PEMWE性能和成本的一个关键瓶.

研究的目的:

• 开发一种新的催化剂架构,最大限度地减少的使用,以实现高效且持久的PEMWE.
• 增强催化剂的分散和表面利用,以改善OER活动.

主要方法:

• 在球形TiO2颗粒 (Ir NS/TiO2) 上支持的超薄纳米片 (Ir NS) 的制造.
• 在半细胞和单细胞PEMWE配置中描述催化剂的结构,分散和电化学性能.
• 评估OER活动和在各种IR负载下长期耐用性.

主要成果:

• 与商业IR纳米颗粒相比,IRNS/TiO2催化剂表现出优越的OER活性和耐久性.
• 在0.7 mgIr cm-2时,Ir NS/TiO2在1.8 V时达到3.6 A cm-2,超过了Ir纳米粒子 (2.6 A cm-2).
• 长期测试 (1000小时在1.0 A cm-2) 显示,IRNS/TiO2 (0.095 mV h-1) 与IR纳米粒子 (0.414 mV h-1) 的电压衰变率明显较低.
• 在0.5 mgIr cm-2的IRNS/TiO2与在1.4 mgIr cm-2的IR纳米颗粒的性能相匹配,这表明减少了对的需求.

结论:

• 新的Ir NS/TiO2架构有效地分散超薄的纳米板,最大限度地提高表面曝光和电子传输.
• 这种催化剂设计提供了一条有希望的途径,通过显著减少负载来实现经济有效和可扩展的绿色生产.
• 伊尔NS/TiO2的增强活性和耐久性为PEMWE中的传统催化剂提供了可行的替代方案.