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膜内掺Pt含量对质子交换膜电解水性能与氢渗透的影响
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作者 丁文杰 张亮 +5 位作者 李俊 杨扬 黄健 付乾 朱恂 廖强 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第14期5588-5595,I0012,共9页
针对质子交换膜电解水制氢中存在的氢渗透安全隐患,该文通过超声喷涂将纳米Pt颗粒负载到膜上,并经过热压制备掺Pt复合膜,以缓解运行中的氢渗透。在保持膜电极总Pt含量不变的条件下,研究膜内不同掺Pt含量对性能与氢渗透的影响。结果表明... 针对质子交换膜电解水制氢中存在的氢渗透安全隐患,该文通过超声喷涂将纳米Pt颗粒负载到膜上,并经过热压制备掺Pt复合膜,以缓解运行中的氢渗透。在保持膜电极总Pt含量不变的条件下,研究膜内不同掺Pt含量对性能与氢渗透的影响。结果表明,通过超声喷涂和热压成功将纳米Pt颗粒负载到膜中,并有效缓解了氢渗透。随着膜内掺Pt含量的增加,氢渗透通量降低,同时由于阴极Pt含量降低、欧姆损失增大,电解性能呈现逐渐降低的趋势。综合考虑氢渗透和电解性能,最佳的掺Pt含量为0.01 mg/cm^(2),在0.1 A/cm^(2)时,氧中氢含量仅为0.82%,与无Pt复合膜相比,氢渗透降低了50.32%,而电解电压仅增加约20 mV。长时间运行电解电压和氧中氢浓度相对较稳定,氧中氢浓度低于氢气爆炸下限。 展开更多
关键词 质子交换膜电解水 复合 内Pt含量 氢渗透 电解性能
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质子交换膜电解水析氧催化剂的机理综述分析
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作者 蓝公家 杨涛 +3 位作者 韩治成 温国胜 张城 严大洲 《当代化工研究》 2024年第23期26-28,共3页
由可再生能源(如光伏、风力和水力等)发电耦合质子交换膜电解水制氢(Proton Exchange Membrane Water Electrolysis,PEMWE)被视为绿氢的理想工艺。PEM电解水阳极侧的析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)过程是其关键的限制因素。目... 由可再生能源(如光伏、风力和水力等)发电耦合质子交换膜电解水制氢(Proton Exchange Membrane Water Electrolysis,PEMWE)被视为绿氢的理想工艺。PEM电解水阳极侧的析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)过程是其关键的限制因素。目前,科研人员对OER催化剂的活性研究关注度非常高,但是对它的稳定性关注较少,而OER催化剂的稳定性对实现它的大规模产业化发挥着更重要的作用。基于此,就影响OER催化剂的稳定性机理进行全面综述,包括表面重构和OER反应路径等。 展开更多
关键词 质子交换膜电解水 氧析出反应 稳定性 OER机理
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基于相场法的质子交换膜电解水阳极扩散层两相流研究
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作者 王志明 赵培羽 +5 位作者 张自明 王铁营 郭浩 刘圣春 徐超 胡开永 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第2期603-609,共7页
本文基于相场法通过COMSOL软件建立了质子交换膜电解水阳极扩散层两相流动的二维瞬态模型,详细分析了氧气在扩散层两相流动中的运动状态,同时研究了液态水流速、接触角、表面张力等参数的影响。结果表明,液态水流速的改变不影响多孔传... 本文基于相场法通过COMSOL软件建立了质子交换膜电解水阳极扩散层两相流动的二维瞬态模型,详细分析了氧气在扩散层两相流动中的运动状态,同时研究了液态水流速、接触角、表面张力等参数的影响。结果表明,液态水流速的改变不影响多孔传输层中氧气输运路径,但影响气泡脱离多孔传输层及气泡到达出口的时间;接触角对流域内氧气的输运具有双重作用;减小表面张力有利于氧气突破限制孔喉,能够使催化层产生的氧气尽快离开扩散层,有效地提高电池性能。 展开更多
关键词 质子交换膜电解水 阳极扩散层 相场法 氧气 两相流动
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质子交换膜电解水制氢阳极析氧反应催化剂的研究进展 被引量:3
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作者 曹雪洁 杨磊 +1 位作者 徐光宇 焦丽芳 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1861-1872,共12页
氢气被认为是一种清洁的能源载体。作为应对全球能源挑战的潜在解决方案,各类可再生能源制氢工艺已受到广泛关注。质子交换膜(PEM)电解水技术具有启动和功率调节迅速的优点,是目前唯一可以耦合可再生能源发电制备高纯度氢气的技术。催... 氢气被认为是一种清洁的能源载体。作为应对全球能源挑战的潜在解决方案,各类可再生能源制氢工艺已受到广泛关注。质子交换膜(PEM)电解水技术具有启动和功率调节迅速的优点,是目前唯一可以耦合可再生能源发电制备高纯度氢气的技术。催化剂是PEM电解水反应的关键材料,尤其是阳极侧的析氧催化剂。本文首先回顾了4类主流的电解水制氢技术,随后概述了铱基和钌基电催化剂在酸性析氧反应中的最新研究进展,特别强调了对活性/稳定性增强策略的讨论。最后,总结了该领域存在的问题和所面临的挑战,并对未来的研究方向做出了展望。 展开更多
关键词 质子交换膜电解水制氢 析氧反应 铱基电催化剂 钌基电催化剂
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质子交换膜电解水阳极析氧催化剂 被引量:4
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作者 张佳豪 岳秦 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第24期2889-2905,共17页
由可再生能源发电驱动的质子交换膜(proton exchange membrane, PEM)电解水被视为高效生产绿氢的理想策略.然而,酸性介质下兼具高活性与稳定性的PEM电解水析氧催化剂的开发仍是一个巨大挑战,阻碍了PEM电解水的推广应用.为此,本文综述了... 由可再生能源发电驱动的质子交换膜(proton exchange membrane, PEM)电解水被视为高效生产绿氢的理想策略.然而,酸性介质下兼具高活性与稳定性的PEM电解水析氧催化剂的开发仍是一个巨大挑战,阻碍了PEM电解水的推广应用.为此,本文综述了近年来酸性介质中析氧电催化剂的研究进展.首先通过对比酸性环境下不同反应路径的电催化析氧机理,从理论角度介绍了催化剂性能提升的策略.随后,分类介绍了近年来基于酸性电解质进行研究的各类析氧催化剂及其优化策略,发现通过充分利用催化活性点以及提升活性金属位点的本征催化活性等途径可增强析氧活性,并降低钌、铱基贵金属催化剂成本.为了解决贵金属催化剂的高成本问题,进一步减少甚至替代贵金属,讨论了对酸性环境耐受的非贵金属催化剂的开发,介绍了以Co、Mn和Sb基材料为代表的非贵金属催化剂进展.此外,对催化剂在酸性介质下阳极析氧反应的稳定性问题及优化策略进行总结,并正视了高电导率、高比表面积且稳定的阳极催化剂载体的关键作用.最后,总结并展望了酸性析氧催化剂优化路径,为未来研究高效低成本的PEM电解水阳极析氧催化剂提供参考. 展开更多
关键词 电催化 质子交换膜电解水 析氧反应 析氧催化剂
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酸处理钛毡对质子交换膜电解槽性能的影响 被引量:1
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作者 欧阳韬 杨扬 +3 位作者 张亮 李俊 朱恂 廖强 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第18期6955-6964,共10页
多孔传输层是质子交换膜电解水制氢系统中关系到气水的高效输运和电子有效导通的重要部件。该文采用盐酸和草酸对商用钛毡进行蚀刻处理,获得具有优异电化学性能的酸处理钛毡。对酸处理后钛毡的表面形貌及元素成分表征说明:酸处理能有效... 多孔传输层是质子交换膜电解水制氢系统中关系到气水的高效输运和电子有效导通的重要部件。该文采用盐酸和草酸对商用钛毡进行蚀刻处理,获得具有优异电化学性能的酸处理钛毡。对酸处理后钛毡的表面形貌及元素成分表征说明:酸处理能有效去除钛毡表面的氧化层,并且不会对钛毡本身的化学性质和孔隙结构产生影响。接触电阻与电化学测试显示:酸处理后的钛毡接触电阻得到有效降低,相同电流密度下采用草酸处理钛毡的电解槽低至1.8V,较未处理钛毡电压下降10%。同时,得益于酸处理后钛毡微观结构和湿润性的变化,相较于普通钛毡,酸处理钛毡能显著优化电解槽运行中的传质过程。结果表明:采用质量分数为10%的草酸溶液80℃处理20min的钛毡具有最小的极化损失,能有效提高电解槽的运行效率。 展开更多
关键词 质子交换膜电解水 钛毡 酸处理 接触电阻 传质优化
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PEM电解水制氢膜电极涂布工艺
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作者 路文龙 韩坤坤 吴亮 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第2期211-217,共7页
质子交换膜(PEM)电解水制氢用膜电极卷对卷连续涂布工艺是目前研究的热点,同时也是限制膜电极量产化及国产化的制约因素之一。基于国产膜电极的批量化制备,分析了目前卷对卷连续涂布工艺的系统,介绍了涂布设备的构成及基本原理。在涂布... 质子交换膜(PEM)电解水制氢用膜电极卷对卷连续涂布工艺是目前研究的热点,同时也是限制膜电极量产化及国产化的制约因素之一。基于国产膜电极的批量化制备,分析了目前卷对卷连续涂布工艺的系统,介绍了涂布设备的构成及基本原理。在涂布过程中,催化剂浆料是影响产品性能及均匀性的重要因素;介绍了涂布工艺中的缺陷问题及优化方向。从设备装置,浆料配制工艺,工艺参数调试等方面综合解决目前涂布工艺中的产品缺陷问题,减少批量化生产工艺中的质量缺陷和性能缺陷,提高生产效率的同时降低电解水制氢的成本。 展开更多
关键词 质子交换膜电解水制氢 电极 涂布 催化剂浆料
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商业可行的质子交换膜制氢催化剂制备和评价 被引量:1
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作者 任航星 丁睿 +3 位作者 李黎明 宋时莉 袁先明 张世渊 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第33期14828-14834,共7页
通过构建高活性和高稳定性的电催化剂来降低贵金属成本,是近期大规模开发质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)电解水制氢技术的必然路径。采用简便、高效且易于放大(公斤级)的方法制备了纳米级IrO_(2)和Irx Ru1-x O_(2)催化材料,... 通过构建高活性和高稳定性的电催化剂来降低贵金属成本,是近期大规模开发质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)电解水制氢技术的必然路径。采用简便、高效且易于放大(公斤级)的方法制备了纳米级IrO_(2)和Irx Ru1-x O_(2)催化材料,并对合成条件进行了优化。利用三电极体系进行析氧活性测试,结果表明,在10 mA/cm^(2)下IrO_(2)和Irx Ru1-x O_(2)过电位分别达到274 mV和230 mV,比商业IrO_(2)分别降低39 mV和83 mV。在基于Nafion®117质子交换膜的电解槽中对这些催化剂进行了评价,在60℃和2 A/cm^(2)电流密度下电解电压低至2 V,且可稳定运行200 h以上。这些结果揭示了高活性的铱基氧化物在PEM电解水中大规模应用的可行性。 展开更多
关键词 电催化剂 质子交换膜电解水 析氧 铱基氧化物
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电解水制氢技术研究进展与发展建议 被引量:156
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作者 俞红梅 邵志刚 +3 位作者 侯明 衣宝廉 段方维 杨滢璇 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2021年第2期146-152,共7页
随着日益增长的低碳减排需求,氢的绿色制取技术受到广泛重视,利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多氢气来源方案中碳排放最低的工艺。本文梳理了氢能需求和规划的进展、电解水制氢的示范项目情况,重点分析了电解水制氢技术,涵盖技术... 随着日益增长的低碳减排需求,氢的绿色制取技术受到广泛重视,利用可再生能源进行电解水制氢是目前众多氢气来源方案中碳排放最低的工艺。本文梳理了氢能需求和规划的进展、电解水制氢的示范项目情况,重点分析了电解水制氢技术,涵盖技术分类、碱水制氢应用、质子交换膜(PEM)电解水制氢。研究认为,提升电催化剂活性、提高膜电极中催化剂的利用率、改善双极板表面处理工艺、优化电解槽结构,有助于提高PEM电解槽的性能并降低设备成本;PEM电解水制氢技术的运行电流密度高、能耗低、产氢压力高,适应可再生能源发电的波动性特征、易于与可再生能源消纳相结合,是电解水制氢的适宜方案。结合氢储运与电解制氢的技术特征研判、我国输氢需求,提出发展建议:利用西北、西南、东北等区域丰富的可再生能源,通过电解水制氢产生高压氢;氢送入天然气管网,然后在用氢端从天然气管道取气、重整制氢,由此构成绿色制氢与长距离输送的系统解决方案。 展开更多
关键词 电解水制氢 可再生能源 质子交换膜电解水制氢 绿氢 长距离输送
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酸性电解水过程中氧析出反应的机理及铱基催化剂的研究进展 被引量:4
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作者 王雪 王意波 +4 位作者 王显 祝建兵 葛君杰 刘长鹏 邢巍 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期616-628,共13页
可持续能源的迅速发展,使绿色清洁的氢能源成为热点。质子交换膜(PEM)水电解是一项很有前途的技术,可高效生产高纯度氢气。IrO_(2)作为质子交换膜(PEM)水电解槽阳极氧析出反应(OER)的商用电催化剂,既能在强酸性、高强度腐蚀条件下保持稳... 可持续能源的迅速发展,使绿色清洁的氢能源成为热点。质子交换膜(PEM)水电解是一项很有前途的技术,可高效生产高纯度氢气。IrO_(2)作为质子交换膜(PEM)水电解槽阳极氧析出反应(OER)的商用电催化剂,既能在强酸性、高强度腐蚀条件下保持稳定,又表现出优异的催化性能。然而,由于Ir的稀缺性和昂贵的价格,提高Ir基催化剂的OER活性,开发低Ir催化剂就显得至关重要。对其反应机理的认知是当前的研究热点之一,也是设计优异的OER催化剂的关键所在。因此,首先从OER机理出发,对目前被广泛认可的吸附物逸出机理(AEM)和晶格氧逸出机理(LOER)两种反应机理进行了研究。随后,根据所提出的这两种机理,介绍了OER催化剂设计的基本准则,即调控Ir基催化剂的电子结构,改善反应中间物种在催化活性位点上的吸附能,从而提高OER催化活性。并从催化剂的结构设计、形貌控制、载体材料3个方面简单概述了最近OER催化剂的研究进展。最后,在已有研究的基础上,提出了目前OER催化剂面临的困难与挑战,这为以后相关的研究指明了方向。 展开更多
关键词 质子交换膜电解水技术 氧析出反应 Ir基催化剂 吸附物逸出机理 晶格氧逸出机理
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碳中和目标下电解水制氢关键技术及价格平准化分析 被引量:49
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作者 刘玮 万燕鸣 +2 位作者 熊亚林 陶志杰 朱艳兵 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期2888-2896,共9页
随着低碳清洁氢发展成为全球共识,各国制氢技术路线均立足本地氢源潜力和未来氢能产业需求,呈现低碳氢、清洁氢到可再生氢的梯次发展趋势。电解水制氢技术的发展是低碳清洁氢气供给的突破口。该文首先对电解水制氢技术进行综述,介绍包... 随着低碳清洁氢发展成为全球共识,各国制氢技术路线均立足本地氢源潜力和未来氢能产业需求,呈现低碳氢、清洁氢到可再生氢的梯次发展趋势。电解水制氢技术的发展是低碳清洁氢气供给的突破口。该文首先对电解水制氢技术进行综述,介绍包括美国、日本、欧洲等国家电解水制氢技术路线图和技术指标目标;然后深入分析国内电解水技术发展现状,并与国外技术水平进行了差距量化对标,在此基础上提出我国电解水制氢潜在的技术路线;最后分析目前中国平准化低碳清洁氢成本,并且对中国2020~2050年平准化低碳清洁氢成本进行了预测。降低低碳清洁氢气平准化价格,需要从技术、商业模式创新等多方面协同发力,从而发挥其在能源转型及深度脱碳方面的作用。 展开更多
关键词 碳中和 可再生能源电解水制氢 碱性电解水制氢 质子交换膜电解水制氢 氢气 平准化价格
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高效且酸稳定的铱钴氧化物电催化析氧催化剂
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作者 孙艺萌 刘琳 韩洪宪 《工业催化》 2025年第2期34-42,共9页
高效、酸稳定的析氧反应(OER)催化剂是规模化利用质子交换膜(PEM)电解水技术耦合可再生能源制取绿色氢能的关键。本论文通过简单的一步熔盐热分解法制备了一系列不同铱含量的铱钴氧化物催化剂并进行了优化。电化学测试表明,相比于氧化... 高效、酸稳定的析氧反应(OER)催化剂是规模化利用质子交换膜(PEM)电解水技术耦合可再生能源制取绿色氢能的关键。本论文通过简单的一步熔盐热分解法制备了一系列不同铱含量的铱钴氧化物催化剂并进行了优化。电化学测试表明,相比于氧化钴的迅速失活,最优铱负载量的Ir_(0.13)Co_(0.87)O_(x)催化剂在50 mA·cm^(-2)电流密度下的过电位仅为270 mV,同时在100 mA·cm^(-2)的高电流密度下能稳定运行50 h以上。构效关系研究表明,铱均匀掺杂在氧化钴的体相晶格提高了催化剂的稳定性并大大降低了电荷传输的阻抗,同时Ir以平均价态略高于+4取代了Co_(3)O_(4)中部分四面体配位的Co^(2+),使得催化剂表面主要由稳定的高价Ir^(4+)和Co^(3+)存在,从而大大提高了催化剂的活性和稳定性。本工作揭示了铱掺杂过渡金属氧化物的配位结构和价态对催化剂的OER活性和稳定性起到关键性作用,这为进一步发展酸性介质中高效、稳定、经济的低铱OER电催化剂提供了新的思路。 展开更多
关键词 催化化学 低铱催化剂 铱负载氧化钴 酸稳定析氧催化剂 质子交换膜电解水
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波动性电源条件下PEM制氢电解槽核心材料耐久性研究建议
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作者 孙流莉 刘晨阳 赵宇峰 《当代化工研究》 CAS 2023年第23期105-107,共3页
通过可再生能源进行制氢,用于传统高碳行业,是完成化石能源替代,实现“双碳”目标的重要途径。绿氢装备中,质子交换膜(PEM)电解槽响应快,调节范围广,与波动性可再生能源有着良好的适配性,是当前氢能领域研究热点。当前PEM电解槽的研究... 通过可再生能源进行制氢,用于传统高碳行业,是完成化石能源替代,实现“双碳”目标的重要途径。绿氢装备中,质子交换膜(PEM)电解槽响应快,调节范围广,与波动性可再生能源有着良好的适配性,是当前氢能领域研究热点。当前PEM电解槽的研究以大型化、低成本为主要目标,对于风光这一类波动性电源输入条件下,电解槽性能的稳定性、长周期运行下的衰减和老化机制研究不足,本文就风光波动性输入条件下PEM制氢电解槽耐久研究提出思考和建议。 展开更多
关键词 绿氢 质子交换膜电解水 波动性电源 耐久测评
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钇掺杂二氧化铱用于高效酸性电化学析氧反应
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作者 刘振宇 沈紫晨 +1 位作者 曹东 郭晓燕 《化工进展》 CSCD 北大核心 2024年第12期6855-6861,共7页
酸性质子交换膜电解水(PEMWE)是一种电流密度高、动态响应快、产氢纯度高的电解水工艺,为实现其高效工业级应用,开发廉价、高效、稳定的析氧催化剂尤为关键。本文通过两步合成法将稀土元素钇(Y)掺杂到无定形的碳载体中修饰其表面的二氧... 酸性质子交换膜电解水(PEMWE)是一种电流密度高、动态响应快、产氢纯度高的电解水工艺,为实现其高效工业级应用,开发廉价、高效、稳定的析氧催化剂尤为关键。本文通过两步合成法将稀土元素钇(Y)掺杂到无定形的碳载体中修饰其表面的二氧化铱(IrO_(2))颗粒。制备得到的IrO_(2)/Y_(x)C具有优异的酸性析氧反应催化活性,在10mA/cm^(2)的电流密度下所需过电位仅为270mV,低于未掺杂Y的IrO_(2)/C(300mV)以及商用IrO_(2)(310mV)。Y的掺杂强化了碳载体与其表面二氧化铱颗粒之间的金属-载体相互作用,导致了Ir活性位点周围电子密度的变化,有利于调节反应中间体的吸附,优化反应速率。这一研究成果为PEMWE中析氧过程提供了新的催化剂设计思路,有望推动PEMWE技术在清洁能源领域更广泛的应用。 展开更多
关键词 质子交换膜电解水 析氧反应 二氧化铱催化剂 稀土元素钇 金属-载体相互作用
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贵金属在氢能领域的应用现状与发展前景
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作者 主余亮 范朝阳 +1 位作者 史爱文 刘欣 《山东化工》 CAS 2024年第9期98-101,共4页
双碳目标的确立为清洁能源发展提供了长期的机遇与挑战,培育发展氢能产业是应对全球气候变暖、保障国家能源安全的重要战略路径与有效措施。贵金属铂、铱因其优异的催化活性与耐久性,在质子交换膜电解水制氢与燃料电池中暂时具有不可替... 双碳目标的确立为清洁能源发展提供了长期的机遇与挑战,培育发展氢能产业是应对全球气候变暖、保障国家能源安全的重要战略路径与有效措施。贵金属铂、铱因其优异的催化活性与耐久性,在质子交换膜电解水制氢与燃料电池中暂时具有不可替代的催化作用。绿氢制备与应用行业的蓬勃发展为贵金属产业开拓新产品注入了新的活力,但贵金属有限的资源供给是制约氢能发展的潜在问题。通过整理贵金属在氢能领域的应用现状与发展前景,为后期氢能领域的持续发展提供指导意义。 展开更多
关键词 氢能 质子交换膜电解水制氢 质子交换燃料电池 贵金属
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有序化析氧电极的制备与性能
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作者 刘高阳 侯法国 +1 位作者 彭善龙 王新东 《电池》 CAS 北大核心 2022年第5期484-487,共4页
作为质子交换膜(PEM)电解水制氢技术的核心部件,析氧电极决定了水电解池的能耗、效率和使用寿命。采用阳极极化法制备TiO_(x)纳米管阵列(A-Ti),再通过热解法负载IrO_(2)获得有序化析氧电极(IrO_(2)/A-Ti)。在水电解池中测试评估时,IrO_(... 作为质子交换膜(PEM)电解水制氢技术的核心部件,析氧电极决定了水电解池的能耗、效率和使用寿命。采用阳极极化法制备TiO_(x)纳米管阵列(A-Ti),再通过热解法负载IrO_(2)获得有序化析氧电极(IrO_(2)/A-Ti)。在水电解池中测试评估时,IrO_(2)/A-Ti电极可实现更高的电流密度,约3.5 A/cm^(2);而未处理电极(IrO_(2)/N-Ti)在电流密度为0.8 A/cm^(2)时,即出现明显的浓差极化。IrO_(2)/A-Ti电极较好的电化学性能,可归因于电催化多活性界面的反应动力学更快,活性组分的分散性更好。 展开更多
关键词 质子交换(PEM)电解水制氢 析氧反应 有序化电极
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The mechanism of OER activity and stability enhancement in acid by atomically doped iridium in γ-MnO_(2)
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作者 Yimeng Sun Jun Chen +2 位作者 Lin Liu Haibo Chi Hongxian Han 《Chinese Journal of Catalysis》 2025年第2期99-110,共12页
Construction of iridium(Ir)based active sites on certain acid stable supports now is a general strategy for the development of low-Ir OER catalysts.Atomically doped Ir in the lattice of acid stableγ-MnO_(2) has been ... Construction of iridium(Ir)based active sites on certain acid stable supports now is a general strategy for the development of low-Ir OER catalysts.Atomically doped Ir in the lattice of acid stableγ-MnO_(2) has been recently achieved,which shows high activity and stability though Ir usage was reduced more than 95%than that in current commercial proton exchange membrane water electrolyzer(PEMWE).However,the activity and stability enhancement by Ir doping inγ-MnO_(2) still remains elusive.Herein,high dispersion of iridium(up to 1.37 atom%)doping in the lattice ofγ-MnO_(2) has been achieved by optimizing the thermal decomposition of the iridium precursors.Benefiting from atomic dispersive doping of Ir,the optimized Ir-MnO_(2) catalyst shows high OER activity,as it has turnover frequency of 0.655 s^(–1) at an overpotential of 300 mV in 0.5 mol L^(-1) H_(2)SO_(4).The catalyst also shows high stability,as it can sustainably work at 100 mA cm^(-2) for 24 h.Experimental and theoretical studies reveal that Ir is preferentially doped intoβphase rather than R phase,and the Ir site is the active site for OER.The OER active site is postulated to be Ir^(5+)-O(H)-Mn^(3+)unit structure on the surface.Furthermore,Ir doping changes the potential determining step from the formation of O*to the formation of*OOH,emphasizing the promoting effect toward OER derived from Ir sites.This work not only demonstrates the possibility of achieving atomic-level doping of Ir on the surface of a support to dramatically reduce Ir usage,but also,more importantly,reveals the mechanism behind accounting for the stability and activity enhancement by Ir doping.These important findings may serve as valuable guidance for further development of more efficient,stable and cost-effective low Ir-based OER catalysts for PEMWE. 展开更多
关键词 Acidic oxygen evolution reaction Low-iridium Mn-based oxides Proton exchange membrane water electrolysis Green hydrogen
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Corrosion Resistance of Titanium Bipolar Plate Enhanced by TiN Film
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作者 Deng Zhenzhen Dai Zhengfei +6 位作者 Wu Weibo Lai Ruisi Feng Qing Jia Bo Wang Chen Lv Yuanjiang Ma Fei 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2755-2765,共11页
To improve the corrosion resistance of titanium(Ti)bipolar plate,titanium nitride(TiN)film was prepared on the surface of commercial TA1 pure titanium by magnetron reactive sputtering and pulse laser deposition(PLD)te... To improve the corrosion resistance of titanium(Ti)bipolar plate,titanium nitride(TiN)film was prepared on the surface of commercial TA1 pure titanium by magnetron reactive sputtering and pulse laser deposition(PLD)techniques,and the film prepared under different process parameters were evaluated.Results show that dense and complete TiN film can be obtained on TA1 surface under different preparation processes,and the corrosion current density of Ti substrate significantly increases.However,the composition of the film prepared by magnetron reactive sputtering is affected by the oxygen competition reaction,and its homogeneity is inferior to that of the film prepared by PLD.The comprehensive performance of the PLD-prepared film shows excellent characteristics in the terms of low corrosion current density(0.025μA·cm^(−2)),moderate corrosion overpotential(−0.106 V),and good hydrophobicity. 展开更多
关键词 proton exchange membrane water electrolyzer bipolar plate process parameter TiN film corrosion resistance
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