Ir活是性最高且耐久性最好的質子交換膜電解水器件的OER催化劑,但是由于Ir的價格高昂且儲量稀少,嚴重阻礙了Ir催化劑的大規模利用。如何將Ir的擔載量降低至1.0 mg cm-2,導致PEMWE器件的持久性和性能顯著降低。因此開發高效率的低Ir催化劑是PEMWE器件大規模應用的關鍵。
有鑒于此,華盛頓大學武剛教授、遠景能源公司Hui Xu、上海交通大學章俊良副教授等報道設計一種多孔Ir金屬氣凝膠材料,這種多孔Ir金屬氣凝膠是通過化學脫合金處理IrCu合金得到。
這種Ir氣凝膠材料的獨特多級孔結構和多重通道顯著增強電化學表面積,并且比傳統Ir黑催化劑的OER電催化性能增強,實現了設計低Ir催化劑,改善Ir的利用并且增強穩定性。
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改善的MEA膜的Ir擔載量僅為0.5 mgIr cm-2,能夠在1.79 V實現2.0 A cm-2電流密度,比Ir黑催化劑的性能更好(2.0 mgIr cm-2的電流密度為1.63 A cm-2)。在老化測試過程中(0.5 A cm-2進行>1200 h長時間測試,在2 A cm-2進行400 h長時間測試),低Ir MEA膜催化劑的性能衰減為≈40 μV h-1,這個性能衰減速率可以讓人接受,比商業Ir MEA催化劑的性能衰減更低(175 μV h-1,2.0 mgIr cm-2)。
參考文獻
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. 2024
DOI: 10.1002/adma.202409386
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202409386