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质子交换膜电解水制氢有序化膜电极
材料人客服小谭     20天前 微信扫码分享 登录后可收藏  
应用场景:
制氢
关键性能:
该有序结构将电化学活性面积提高至4.2倍,同时分别将传质和欧姆极化过电位降低了13.9 %和8.7 %。
产品介绍:

质子交换膜水电解(PEMWE)是实现零碳排放制氢的关键技术之一。目前,由于阳极侧贵金属Ir的高用量大幅增加了PEMWE成本,制约其商业化进程。制备高活性低Ir含量催化剂是降低Ir用量的常用方法。然而,在PEMWE实际使用过程中,膜电极(MEA)需要在高电流密度(≥1-2 A cm-2)下运行以保证高效产氢,因此需要同时解决催化剂利用率低、高欧姆电阻以及传质受限等问题。构筑有序结构MEA有望同时降低电催化动力学、传质和欧姆损失,是氢能燃料电池研究追求的目标,但颇具挑战性。鉴于此,科研团队从MEA结构一体化设计的角度出发,创新地提出利用纳米压印技术结合静置法,制备一种阳极兼具梯度化锥形阵列以及三维膜/催化层界面的新型有序结构MEA。锥形阵列与梯度催化层结构增加了活性位点的暴露;梯度和三维膜/催化层界面增强了界面结合强度;垂直排列的空隙为气、液传输提供了快速通道。该结构MEA可同时降低电催化动力学、欧姆与传质极化造成的性能损失。与Ir载量为2 mg cm-2的传统MEA相比,该有序结构将电化学活性面积提高至4.2倍,同时分别将传质和欧姆极化过电位降低了13.9 %和8.7 %。这种新型有序MEA在Ir载量低至0.2 mg cm-2时,仍表现出1.801 V @ 2 A cm-2的优异性能,与Ir载量是其十倍的传统结构MEA性能相当,并表现出良好的稳定性。本研究为开发高性能、低贵金属催化剂载量及长寿命的PEMWE提供了新策略。相关研究成果以Overall design of anode with gradient ordered structure with low iridium loading for proton exchange membrane water electrolysis为题,发表在Nano Letters上。


产品来源:
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