水电解技术是实现可持续、绿色氢经济的工业制氢技术,但该技术的高成本限制了其市场份额。开发高效经济的电催化剂对于降低电力和电解电池的成本至关重要。同时,在海水电解质中电解可以进一步降低原料成本。
有鉴于此,清华大学清华-伯克利深圳学院刘碧录和中国科学院上海高等研究院李炯等人,合成了一种电催化剂,其中痕量贵金属被牢固地固定在耐腐蚀基质上。
本文要点
1)报道了一种电催化剂的开发,通过依赖还原电位的顺序还原过程,从耐腐蚀的Ni-Mo基体中可控地还原了预嵌入的PGM,从而将高度分散的PGM纳米颗粒牢固地固定在了基体上。
2)以Pt/Ni-Mo催化剂为例,在1M KOH溶液中2000 mA cm -2的高电流密度下,HER的过电位为42 mV, OER的Ru/Ni-Mo催化剂的过电位为420 mV。高度分散的PGM纳米颗粒和预先设计的基质有助于催化剂的出色活性。
3)所制备的Pt/Ni-Mo电催化剂仅需113 mV的超电势即可在盐碱电解质中达到2000 mA cm-2的超高电流密度,证明了迄今为止报道的最佳性能。它在各种电解质中以及在苛刻的条件下(包括强碱性和模拟海水电解质)以及在高达80°C的高温下均显示出高活性和长寿命。
总之,该电催化剂以低成本大规模生产,并且在商业化的膜电极组件堆中显示出良好的性能,证明了其在实际水电解中的可行性。
参考文献:
Fengning Yang et al. A Durable and Efficient Electrocatalyst for Saline Water Splitting with Current Density Exceeding 2000 mA cm−2. Advanced Functional Materials, 2021.
DOI: 10.1002/adfm.202010367
https://doi.org/10.1002/adfm.202010367