Sudan hidrojen üretimi için proton değişim membran elektrolizi çalışmasında ilerleme kaydedilmiştir.

Çin Bilimler Akademisi Şanghay İleri Araştırmalar Enstitüsü'nde araştırmacı olan Yang Hui liderliğindeki bir ekip, proton değişim membran elektroliziyle hidrojen üretiminde önemli ilerlemeler kaydetti.Proton değişim zarı için düşük iridyum yüklemeli gradyan sıralı yapıya sahip anotun genel tasarımıNano Letters'da yayınlanan su elektrolizi.

Proton değişim membran hidroelektrolizi (PEMWE), sıfır karbon emisyonu ile hidrojen üretimi için anahtar teknolojilerden biridir.Şu anda, anot tarafındaki yüksek miktarda değerli metal Ir, PEMWE'nin maliyetini büyük ölçüde artırmakta ve ticarileşme sürecini kısıtlamaktadır.Yüksek aktiviteye ve düşük Ir içeriğine sahip katalizörlerin hazırlanması, Ir miktarını azaltmak için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir.Bununla birlikte, PEMWE'nin fiili kullanımında, verimli hidrojen üretimi sağlamak için membran elektrodunun (MEA) yüksek akım yoğunluğu (â¥1-2 A cm-2) altında çalıştırılması gerekir, bu nedenle düşük katalizör kullanımı sorunları, yüksek ohm direnci ve sınırlı kütle transferi aynı anda çözülmelidir.Sıralı MEA'nın yapımının, hidrojen yakıt hücresi araştırmasının amacı olan elektrokatalitik kinetiği, kütle transferini ve omik kaybı aynı anda azaltması bekleniyor, ancak bu oldukça zorlayıcı.

Bunun ışığında, MEA yapısal entegrasyon tasarımı perspektifinden, bilimsel araştırma ekibi yenilikçi bir şekilde nano baskı teknolojisi ve statik kullanarak anot gradyanlı konik dizili ve üç boyutlu membran/katalitik katman arayüzüne sahip yeni bir sıralı MEA tipi hazırlamayı önerdi. yöntem.Konik dizi ve gradyan katalitik katman yapısı, aktif bölgelerin maruz kalmasını artırdı;Gradyan ve üç boyutlu membran/katalitik katman arabirimi, arabirim bağlanma gücünü artırır.Dikey olarak düzenlenmiş boşluklar, gaz ve sıvı iletimi için hızlı bir kanal sağlar.MEA yapısı aynı anda elektrokatalitik kinetik, ohm ve kütle transfer polarizasyonunun neden olduğu performans kaybını azaltabilir.2 mg cm-2 Ir yüküne sahip geleneksel MEA ile karşılaştırıldığında, sıralı yapı elektrokimyasal aktif alanı 4,2 kat artırdı ve kütle aktarımını ve omik polarizasyon aşırı potansiyelini sırasıyla %13,9 ve %8,7 oranında azalttı.Yeni sipariş edilen MEA, Ir yükü 0,2 mg cm-2 kadar düşük olduğunda 1,801V@2A cm-2'lik mükemmel performans gösterdi; bu, Ir yükünün on katı olan geleneksel MEA yapısıyla karşılaştırılabilir ve iyi bir stabilite gösterdi.Bu çalışma, yüksek performanslı, düşük soy metal katalizör yükü ve uzun ömürlü PEMWE'nin geliştirilmesi için yeni bir strateji sunmaktadır.