新材料可延长制氢催化剂寿命
发布时间: 2024-08-30 17:35:12
8月27日，记者从海南大学获悉，该校海洋科学与工程学院科研人员制备出超细铱钌纳米线材料，这为设计高效质子交换膜电解水催化剂提供了一种可行方法。相关论文发表于国际期刊《先进功能材料》。
质子交换膜电解水（PEMWE）技术具有能量转换率高、产物氢气纯度高等优点，是一种前景广阔的制氢技术。阳极析氧反应（OER）是电化学水裂解过程中的一个重要环节，其效率和稳定性直接影响整个电解水制氢系统的性能。然而，由于OER的高电位和强酸性环境，催化剂易被严重腐蚀，电解槽的长期运行面临巨大挑战。
为解决这个难题，海南大学研究团队采用成本低且易于规模化生产的合成技术，制备出超细铱钌纳米线材料。
该材料以纳米线结构自身优良的导电性能为基础，通过掺杂钌（Ru）改变铱（Ir）的电子结构，降低催化剂的反应能垒，提高在酸性环境下的OER性能。
原位研究结果显示，在OER过程中，Ir逐渐转化为高价氧化物，而Ru价态逐渐降低，有效防止Ru在酸性介质中的过度氧化，并抑制Ru的溶解，使催化剂在酸性环境下具有更高稳定性和耐久性。
铱钌纳米线材料为设计高效实用的OER电催化剂提供了一种可行方法。在实际的PEMWE器件中，这种新材料性能比商用IrO2和Pt/C催化剂高出17.6%，并可以在大电流密度下稳定运行500小时以上。
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