商业可行的质子交换膜制氢催化剂制备和评价

作者：任航星; 丁睿; 李黎明; 宋时莉; 袁先明; 张世渊

来源：科学技术与工程, 2022, 22(33): 14828-14834.

• 电催化剂
• 质子交换膜电解水
• 析氧
• 铱基氧化物

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IrO2和IrxRu1-xO2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/cm2下IrO2和IrxRu1-xO2过电位分别达到274 mV和230 mV,比商业IrO2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/cm2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。