Напредак је постигнут у проучавању електролизе мембранске измене протона за производњу водоника из воде

Тим који предводи Јанг Хуи, истраживач са Шангајског института за напредне студије Кинеске академије наука, направио је важан напредак у производњи водоника електролизом протонске размене мембране.Општи дизајн аноде са градијентом уређеном структуром са малим оптерећењем иридијума за мембрану за протонску разменуелектролиза воде, објављена у Нано Леттерс.

Хидроелектролиза протонске измене (ПЕМВЕ) је једна од кључних технологија за производњу водоника са нултом емисијом угљеника.Тренутно, велика количина племенитог метала Ир на страни аноде увелико повећава цену ПЕМВЕ-а и ограничава његов процес комерцијализације.Припрема катализатора са високом активношћу и ниским садржајем Ир је уобичајена метода за смањење количине Ир.Међутим, у стварној употреби ПЕМВЕ, мембранска електрода (МЕА) треба да ради под великом густином струје (а¥1-2 А цм-2) како би се осигурала ефикасна производња водоника, тако да проблеми ниске употребе катализатора, високи омски отпор и ограничени пренос масе треба решити у исто време.Очекује се да ће изградња нарученог МЕА истовремено смањити електрокаталитичку кинетику, пренос масе и омске губитке, што је циљ истраживања водоничних горивних ћелија, али је прилично изазовно.

Имајући то у виду, из перспективе дизајна структурне интеграције МЕА, научни истраживачки тим је иновативно предложио да се припреми нови тип нарученог МЕА са конусним низом анодног градијента и тродимензионалним интерфејсом мембрана/каталитички слој коришћењем технологије нано отиска и статике. методом.Конусни низ и градијентна структура каталитичког слоја повећали су изложеност активних места;Градијент и тродимензионални интерфејс мембрана/каталитички слој побољшавају чврстоћу везивања интерфејса.Вертикално распоређене шупљине обезбеђују брзи канал за пренос гаса и течности.Структура МЕА може истовремено смањити губитак перформанси узрокован електрокаталитичком кинетиком, поларизацијом ома и преноса масе.У поређењу са конвенционалним МЕА са Ир оптерећењем од 2 мг цм-2, уређена структура је повећала електрохемијску активну површину за 4,2 пута, и смањила пренапоне преноса масе и омске поларизације за 13,9 % и 8,7 %, респективно.Нови наручени МЕА показао је одличне перформансе од 1,801В@2А цм-2 када је Ир оптерећење било само 0,2 мг цм-2, што је било упоредиво са традиционалном МЕА структуром са десет пута већим Ир оптерећењем, и показао је добру стабилност.Ова студија пружа нову стратегију за развој ПЕМВЕ са високим перформансама, малим оптерећењем катализатора племенитих метала и дугим животним веком.