原標(biāo)題:新材料可延長制氫催化劑壽命
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重要環(huán)節(jié),其效率和穩(wěn)定性直接影響整個電解水制氫系統(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)。
為解決這個難題,海南大學(xué)研究團(tuán)隊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)化為高價氧化物,而Ru價態(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)計高效實用的OER電催化劑提供了一種可行方法。在實際的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小時以上。
(記者王祝華 通訊員張松)