AM：脱合金构筑多孔低Ir催化剂助力质子交换膜电解水
学术
2024-12-07 18:05
上海
Ir活是性最高且耐久性最好的质子交换膜电解水器件的OER催化剂，但是由于Ir的价格高昂且储量稀少，严重阻碍了Ir催化剂的大规模利用。如何将Ir的担载量降低至1.0 mg cm-2，导致PEMWE器件的持久性和性能显著降低。因此开发高效率的低Ir催化剂是PEMWE器件大规模应用的关键。有鉴于此，华盛顿大学武刚教授、远景能源公司Hui Xu、上海交通大学章俊良教授等报道设计一种多孔Ir金属气凝胶材料，这种多孔Ir金属气凝胶是通过化学脱合金处理IrCu合金得到。要点1. 这种Ir气凝胶材料的独特多级孔结构和多重通道显著增强电化学表面积，并且比传统Ir黑催化剂的OER电催化性能增强，实现了设计低Ir催化剂，改善Ir的利用并且增强稳定性。要点2. 改善的MEA膜的Ir担载量仅为0.5 mgIr cm-2，能够在1.79 V实现2.0 A cm-2电流密度，比Ir黑催化剂的性能更好（2.0 mgIr cm-2的电流密度为1.63 A cm-2）。在老化测试过程中（0.5 A cm-2进行>1200 h长时间测试，在2 A cm-2进行400 h长时间测试），低Ir MEA膜催化剂的性能衰减为≈40 μV h-1，这个性能衰减速率可以让人接受，比商业Ir MEA催化剂的性能衰减更低（175 μV h-1，2.0 mgIr cm-2）。Jiashun Liang, Cehuang Fu, Sooyeon Hwang, Chaochao Dun, Liuxuan Luo, Zulipiya Shadike, Shuiyun Shen, Junlaing Zhang, Hui Xu, Gang Wu, Constructing Highly Porous Low Iridium Anode Catalysts Via Dealloying for Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202409386https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202409386
