质子交换膜水电解制氢（PEMWE）具有低能耗、宽功率波动和高动态响应等优势，被认为是耦合可再生能源绿电制绿氢的优选技术。但是，PEMWE高度依赖高用量铂族金属，制约了其规模应用。近日，中国科学院上海高等研究院杨辉团队在PEMWE低贵金属催化研究方面取得进展。
在阴极催化剂研究方面，该团队通过自发沉积，在部分氧化的Ru纳米粒子表面合成了Cl配体和Ru协同稳定的Pt单原子催化剂——Pt1Cl0.5/Ru-NPs@RuOx。这一催化剂展现出优异的析氢反应（HER）性能。HER过电位仅13.2 mV，低于商业Pt/C催化剂。在PEMWE应用中，该催化剂Pt用量降至10 μg/cm2，采用Nafion 115膜在2 A/cm2电流密度下电解电压为1.76 V，并在1 A/cm2下稳定运行超1000小时，且运行后Pt原子未见团聚。研究显示，Cl配体与Ru载体的协同作用形成稳定的Pt-Cl-Pt配位结构，突破了Pt单原子催化剂器件应用稳定性的瓶颈。相关成果发表在《德国应用化学》上。
在阳极催化剂研究方面，该团队通过硫掺杂改性IrO2，实现了氧析出反应路径从传统吸附演化机理向晶格氧机理的切换。硫掺杂诱导IrO2晶格膨胀，形成非键氧态作为电子牺牲剂，在提升催化活性的同时维持了Ir-O键级的稳定性。团队通过这一催化剂将Ir用量从1.0~1.5mg/cm2降至0.3 mg/cm2，采用Nafion 115膜与GORE 80μm膜在2.0 A/cm2电密下电解电压分别为1.77 V与1.69 V，且在1.0 A/cm2下运行1000小时电压衰减率仅为16.6 μV/h。相关成果发表在《先进材料》上。
上述两方面的成果分别从阴极Pt单原子稳定化和阳极Ir基催化剂机理调控出发，降低了PEMWE对贵金属的依赖，为绿氢规模化生产奠定了技术基础。
质子交换膜水电解制氢超低Pt/低Ir催化研究获进展
本文链接：质子交换膜水电解制氢超低Pt/低Ir催化研究获进展http://www.sushuapos.com/show-12-1334-0.html
声明：本网站为非营利性网站，本网页内容由互联网博主自发贡献，不代表本站观点，本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼，请大家谨防诈骗！若有侵权等问题请及时与本网联系，我们将在第一时间删除处理。
上一篇： 科研人员利用新型界面交联策略制备出高性能液流电池用超薄聚合物膜材料
下一篇： 双向高导热石墨膜研究获进展