Судан сутегі алу үшін протон алмасу мембранасының электролизін зерттеуде прогреске қол жеткізілді

Қытай Ғылым академиясының Шанхай тереңдетілген зерттеулер институтының ғылыми қызметкері Ян Хуэй бастаған топ протон алмасу мембранасының электролизі арқылы сутегі өндірісінде маңызды жетістіктерге жетті.Протон алмасу мембранасы үшін аз иридий жүктемесі бар градиентті реттелген құрылымы бар анодтың жалпы дизайнысу электролизі, Nano Letters басылымында жарияланған.

Протон алмасу мембраналық гидроэлектролиз (PEMWE) көміртегі нөлдік эмиссиясы бар сутегін алудың негізгі технологияларының бірі болып табылады.Қазіргі уақытта анод жағындағы бағалы металдың Ir жоғары мөлшері PEMWE құнын айтарлықтай арттырады және оның коммерциялану процесін шектейді.Ir мөлшерін азайтудың кең тараған әдісі жоғары активтілігі және Ir мөлшері аз катализаторды дайындау болып табылады.Дегенмен, PEMWE-ді нақты пайдалануда мембраналық электродты (MEA) сутегінің тиімді өндірісін қамтамасыз ету үшін жоғары ток тығыздығында (¥1-2 А см-2) жұмыс істеу керек, сондықтан катализатордың төмен пайдалану проблемалары, жоғары Ом кедергісі мен шектелген масса алмасуды бір уақытта шешу қажет.Тапсырылған MEA құрылысы бір уақытта электрокаталитикалық кинетиканы, масса тасымалдауды және омдық жоғалтуды азайтады деп күтілуде, бұл сутегі отын жасушаларын зерттеудің мақсаты болып табылады, бірақ бұл өте қиын.

Осыны ескере отырып, MEA құрылымдық интеграциялық дизайн тұрғысынан ғылыми зерттеу тобы анодтық градиент конустық массиві және үш өлшемді мембраналық / каталитикалық қабат интерфейсі бар реттелген MEA жаңа түрін нано-іздеу технологиясы мен статикалық технологияны қолдану арқылы инновациялық түрде дайындауды ұсынды. әдіс.Конустық массив және градиенттік каталитикалық қабат құрылымы белсенді учаскелердің экспозициясын арттырды;Градиент және үш өлшемді мембрана/каталитикалық қабат интерфейсі интерфейстің қосылу беріктігін арттырады.Тігінен реттелген бос орындар газ бен сұйықтықты тасымалдау үшін жылдам арнаны қамтамасыз етеді.MEA құрылымы бір уақытта электрокаталитикалық кинетика, Ом және масса алмасу поляризациясынан туындаған өнімділік жоғалуын азайта алады.Ir жүктемесі 2 мг см-2 болатын кәдімгі MEA-мен салыстырғанда, реттелген құрылым электрохимиялық белсенді ауданды 4,2 есе ұлғайтты, ал масса алмасуды және омдық поляризацияның шамадан тыс потенциалын тиісінше 13,9 % және 8,7 % төмендетті.Жаңа реттелген MEA Ir жүктемесі 0,2 мг см-2 төмен болған кезде 1,801V@2A см-2 тамаша өнімділігін көрсетті, бұл Ir жүктемесі он еселенген дәстүрлі MEA құрылымымен салыстыруға болатын және жақсы тұрақтылық көрсетті.Бұл зерттеу өнімділігі жоғары, асыл металл катализаторларының төмен жүктемесі және ұзақ қызмет мерзімі бар PEMWE дамуының жаңа стратегиясын ұсынады.