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碱性电解水用有序化膜电极的整体设计
材料人测试客服小陈     2022-05-25 微信扫码分享 登录后可收藏  
应用场景:
电解水制氢
关键性能:
对合理设计下一代碱性电解槽和高性能电化学器件提供了坚实基础
产品介绍:

据清华大学官网报道,化工系王保国教授团队在碱性膜电解水制氢领域取得突破,提出了有序化膜电极制备的新策略,实现了膜电极在催化层、膜层及催化层/膜层界面上的整体有序化,为高性膜电极的设计与开发提供了新思路。目前的碱性水溶液电解制氢路线存在电流密度400 mA.cm-2和能量效率较低,电解槽设备庞大,导致建设成本高等问题。王保国团队利用气泡模板法和直接膜沉积技术,制备出基于多孔泡沫金属的整体有序膜电极,其结构特征为:(1)高度多孔的催化层结构;(2)孔结构与气/液扩散层和膜层垂直排列;(3)膜层超薄化(~14μm)和三维相界面。得益于三维有序化膜电极组件(MEA)的整体设计,将碱性水溶液和质子交换膜(PEM)电解水的优点有机结合;在1摩尔的氢氧化钾溶液中,施加2.0V电压时,电流密度达到4200mA cm-2。团队进一步利用碱性离聚物改善催化层与膜之间的界面特性,实现低成本的过渡金属催化剂及零间隙结构协同设计,使以纯水为介质的电解水过程,在1.9V下的电流密度达到1900mA cm−2,比现有碱性电解水增加10倍;在1000A cm-2电流密度下稳定运行超过600h。在提高电流密度的同时,显著降低电解水能耗,还实现了较长时间运行。上述成果以“碱性电解水用有序化膜电极的整体设计”为题,被该领域国际期刊《能源与环境科学》(Energy & Environmental Science)以封面论文发表。论文第一作者为化工系2019级博士生万磊,通讯作者为王保国教授。

产品来源:
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