商业可行的质子交换膜制氢催化剂制备和评价

摘要

通过构建高活性和高稳定性的电催化剂来降低贵金属成本,是近期大规模开发质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)电解水制氢技术的必然路径。采用简便、高效且易于放大(公斤级)的方法制备了纳米级IrO_(2)和Irx Ru1-x O_(2)催化材料,并对合成条件进行了优化。利用三电极体系进行析氧活性测试,结果表明,在10 mA/cm^(2)下IrO_(2)和Irx Ru1-x O_(2)过电位分别达到274 mV和230 mV,比商业IrO_(2)分别降低39 mV和83 mV。在基于Nafion®117质子交换膜的电解槽中对这些催化剂进行了评价,在60℃和2 A/cm^(2)电流密度下电解电压低至2 V,且可稳定运行200 h以上。这些结果揭示了高活性的铱基氧化物在PEM电解水中大规模应用的可行性。