Sudan hidrogen istehsalı üçün proton mübadiləsi membranının elektrolizinin öyrənilməsində irəliləyiş əldə edilmişdir

Çin Elmlər Akademiyasının Şanxay Qabaqcıl Tədqiqatlar İnstitutunun tədqiqatçısı Yang Huinin rəhbərlik etdiyi qrup proton mübadiləsi membranının elektrolizi ilə hidrogen istehsalında mühüm irəliləyiş əldə edib.Proton mübadilə membranı üçün aşağı iridium yükü ilə gradient sifarişli quruluşa malik anodun ümumi dizaynıNano Letters jurnalında nəşr olunan su elektrolizi.

Proton mübadiləsi membran hidroelektrolizi (PEMWE) sıfır karbon emissiyası ilə hidrogen istehsalı üçün əsas texnologiyalardan biridir.Hazırda anod tərəfində yüksək miqdarda qiymətli metal Ir PEMWE-nin qiymətini xeyli artırır və onun kommersiyalaşdırılması prosesini məhdudlaşdırır.Yüksək aktivlik və aşağı Ir tərkibli katalizatorun hazırlanması Ir miqdarını azaltmaq üçün ümumi üsuldur.Bununla belə, PEMWE-nin faktiki istifadəsində, səmərəli hidrogen istehsalını təmin etmək üçün membran elektrodu (MEA) yüksək cərəyan sıxlığı altında (â¥1-2 A sm-2) işlədilməlidir, buna görə də aşağı katalizator istifadəsi problemləri, yüksək ohm müqaviməti və məhdud kütlə ötürülməsi eyni zamanda həll edilməlidir.Sifarişli MEA-nın tikintisinin eyni zamanda elektrokatalitik kinetika, kütlə ötürülməsi və ohmik itkini azaltması gözlənilir ki, bu da hidrogen yanacaq hüceyrəsi tədqiqatının məqsədidir, lakin bu, olduqca çətin məsələdir.

Bunu nəzərə alaraq, MEA struktur inteqrasiya dizaynı baxımından, elmi tədqiqat qrupu innovativ şəkildə nano-imprint texnologiyası və statik texnologiyadan istifadə edərək anod qradiyenti konusvari massiv və üçölçülü membran/katalitik təbəqə interfeysi ilə sifariş edilmiş yeni növ MEA hazırlamağı təklif etdi. üsul.Konusvari massiv və gradient katalitik təbəqə strukturu aktiv sahələrin ifşasını artırdı;Qradient və üçölçülü membran/katalitik təbəqə interfeysi interfeysin bağlanma gücünü artırır.Şaquli şəkildə təşkil edilmiş boşluqlar qaz və mayenin ötürülməsi üçün sürətli bir kanal təmin edir.MEA strukturu eyni vaxtda elektrokatalitik kinetika, ohm və kütlə ötürmə polarizasiyası nəticəsində yaranan performans itkisini azalda bilər.2 mq sm-2 Ir yüklənməsi ilə şərti MEA ilə müqayisədə sifarişli struktur elektrokimyəvi aktiv sahəsini 4,2 dəfə artırdı və kütlə ötürülməsi və ohmik qütbləşmənin həddindən artıq potensialını müvafiq olaraq 13,9% və 8,7% azaltdı.Yeni sifariş edilmiş MEA, Ir yükü 0,2 mq sm-2 qədər aşağı olduqda, 1.801V@2A sm-2 əla performans göstərdi, bu, Ir yükündən on dəfə çox olan ənənəvi MEA strukturu ilə müqayisə edilə bilərdi və yaxşı sabitlik göstərdi.Bu tədqiqat yüksək performans, aşağı nəcib metal katalizator yükü və uzun ömür ilə PEMWE-nin inkişafı üçün yeni strategiya təqdim edir.