PEM水電解研究.pdf

1、氫氣是一種清潔高效的能源載體,并以其可再生和能量密度高等優(yōu)點使之在不遠(yuǎn)的將來必為廣泛應(yīng)用。故高效制備和使用氫能途徑的開發(fā)迫在眉睫。聚合物電解質(zhì)膜(PEM)水電解因其穩(wěn)定的效率和安全可靠的性能,被認(rèn)為是一種前景廣闊的制氫方法。目前,高活性穩(wěn)定陽極催化劑材料的制備成為PEM水電解研究的焦點,這是由于陽極析氧反應(yīng)(OER)的動力學(xué)過程緩慢,導(dǎo)致其在水電解過程中所需過電位較高。
　　本研究以氧化錫銻(ATO)為載體,采用一種簡單廉價的方法

2、制備出新型水電解陽極催化劑IrO2/ATO,并對其相關(guān)性能進(jìn)行了表征。使用SEM、TEM、XRD及XPS等方法對所得催化劑材料的表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)和表面元素組成進(jìn)行了分析。使用循環(huán)伏安、極化曲線、電化學(xué)交流阻抗及計時電流諸電化學(xué)測量方法對所得催化劑材料的電催化析氧活性和穩(wěn)定性進(jìn)行了表征,并研究了熱處理溫度對催化劑結(jié)構(gòu)性能等方面的影響。新型的制備方法步驟簡單,操作條件常規(guī),對設(shè)備要求低。該方法允許單批次制備大量催化劑材料且不產(chǎn)生任何有害氣

3、體。研究發(fā)現(xiàn),所得IrO2/ATO材料有較好的電化學(xué)催化析氧性能,并在酸性介質(zhì)和高過電位析氧條件下能保持良好的穩(wěn)定性。催化劑熱處理溫度對其結(jié)構(gòu)以及表面元素組成和價態(tài)都有顯著影響,因之其電化學(xué)催化析氧活性也隨熱處理溫度的不同而不同。綜合考量,400℃熱處理的IrO2/ATO催化劑性能最佳,1.6V時的析氧電流密度為105mA·cm-2,1.5V下析氧電流密度衰減速率為1.687×10-2(mA·cm-2)·h-1膜組件是PEM水電解的核心