新材料可延長制氫催化劑壽命
來源：科技日報(bào) 時(shí)間：2024-08-30 17:05
8月27日，記者從海南大學(xué)獲悉，該校海洋科學(xué)與工程學(xué)院科研人員制備出超細(xì)銥釕納米線材料，這為設(shè)計(jì)高效質(zhì)子交換膜電解水催化劑提供了一種可行方法。相關(guān)論文發(fā)表于國際期刊《先進(jìn)功能材料》。
質(zhì)子交換膜電解水（PEMWE）技術(shù)具有能量轉(zhuǎn)換率高、產(chǎn)物氫氣純度高等優(yōu)點(diǎn)，是一種前景廣闊的制氫技術(shù)。陽極析氧反應(yīng)（OER）是電化學(xué)水裂解過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其效率和穩(wěn)定性直接影響整個(gè)電解水制氫系統(tǒng)的性能。然而，由于OER的高電位和強(qiáng)酸性環(huán)境，催化劑易被嚴(yán)重腐蝕，電解槽的長期運(yùn)行面臨巨大挑戰(zhàn)。
為解決這個(gè)難題，海南大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)采用成本低且易于規(guī)模化生產(chǎn)的合成技術(shù)，制備出超細(xì)銥釕納米線材料。
該材料以納米線結(jié)構(gòu)自身優(yōu)良的導(dǎo)電性能為基礎(chǔ)，通過摻雜釕（Ru）改變銥（Ir）的電子結(jié)構(gòu)，降低催化劑的反應(yīng)能壘，提高在酸性環(huán)境下的OER性能。
原位研究結(jié)果顯示，在OER過程中，Ir逐漸轉(zhuǎn)化為高價(jià)氧化物，而Ru價(jià)態(tài)逐漸降低，有效防止Ru在酸性介質(zhì)中的過度氧化，并抑制Ru的溶解，使催化劑在酸性環(huán)境下具有更高穩(wěn)定性和耐久性。
銥釕納米線材料為設(shè)計(jì)高效實(shí)用的OER電催化劑提供了一種可行方法。在實(shí)際的PEMWE器件中，這種新材料性能比商用IrO2和Pt/C催化劑高出17.6%，并可以在大電流密度下穩(wěn)定運(yùn)行500小時(shí)以上。（王祝華 張松）
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