碱性电解槽制氢是解决严重能源危机的一种有前途的方法。然而，与质子交换膜（PEM）电解槽相比，具有碱性电解质或纯水的碱性电解槽的性能较差。

近日，清华大学王保国教授将纳米功能化的基于高度多孔催化剂层（CL）、超薄膜层（ML）和3D CL/ML界面结构的新型3D有序膜电极组件（MEA）成功用于碱性电解槽。

文章要点

1）3D有序MEA的关键在于：i）CL是高度多孔的；ii）孔结构与液体/气体扩散层(LGDL)和ML垂直对齐；iii）ML的总厚度是超薄的(~14 μm)；iv）在ML和CL之间构建3D界面。

2）研究人员通过电沉积方法在铝箔（AF）上合成了具有高度有序纳米结构的VCoP多孔泡沫。为了有效地在MEA中构建3D有序的CLs，采用按需超声喷雾技术在VCoP多孔泡沫上构建ML。在制备过程中，CL仍然保持高度有序的多孔纳米结构，同时，CL和ML之间的三维界面是通过直接膜沉积技术实现的。

3）结果显示，在碱性电解槽中，这种3D有序MEA的电解性能和稳定性优于常规MEA，尤其是在高电流密度下。因此，所提出的MEA制造策略可以有效地提高能量转换效率和MEA耐久性，以应对碱性电解槽和在其他与能量相关的装置中的可能应用。

参考文献

Lei Wan, et al, Overall design of novel 3D-ordered MEA with drastically enhanced mass transport for alkaline electrolyzers, Energy Environ. Sci., 2022

DOI: 10.1039/D2EE00273F

https://doi.org/10.1039/D2EE00273F