规划具有高活性和经用性的低铱负极催化剂层是质子交流膜水电解槽(PEMWE)面对的要害应战。本文报导了一种新式负载型IrO2纳米催化剂的组成，该催化剂具有三层结构，称为，由锚定在无定形TaOx纳米棒上的超小IrO2纳米颗粒组成。复合电催化剂因为其双界面结构特色，在酸中表现出很强的析氧活性和安稳才能。IrO2/TaOx界面上的电子相互作用能调理外表羟基的掩盖、Ir3+/ Ir4+份额和IrO2的氧化复原峰电位，然后增强OER活性，而细密的TaOx层能够有用的防备TaB底物的进一步氧化，并安稳IrO2催化层，来提高OER过程中的结构安稳性。可用于制备含铱量低至0.26 mg cm−2的PEMWE阳极催化剂层。低铱负载的PEMWE在低电池电压(例如3.9 A cm−2@2.0 V)下供给高电流密度，并在2.0 A cm−2电流密度下供给超越1500 h的杰出活性坚持。

  a) TaB和H2SO4处理TaB的粉末XRD谱图。还包含TaB的粉末衍射规范联合委员会卡。b) TaB的晶体结构。化学标明的配色计划:蓝色，Ta;绿色，B. c)按份额组成得到的3g TaB的数字图画。d) TaB的SEM图画。e) TaB的高分辨率TEM图画及相应的FFT图。f)电催化剂的TaB和其他一些常用载体资料(如TiN、FTO、ATO、TaC、ITO、TiO2)的粉末电导率。差错条标明根据三次丈量的规范差。g) TaB和其他常用支撑资料(如FTO、ITO、HOPG、GC、gold、SS 304)的慵懒电位规模。

  a) 复合电催化剂的TEM图画和b)高分辨率TEM图画。c) 中Ta、Ir、B、O元素的元素映射图。d) 中Ta和Ir元素的EDS谱线。

  a) 和无载体IrO2的x射线PDF形式。b)一系列样品和无载体IrO2的Ir 4f XPS光谱。c)一系列样品和无载体的IrO2的外表Ir4+/Ir3+比值。d)一系列样品和TaB的O 1s XPS光谱。e)界面电子相互作用示意图和f) 的外表OH构成。

  a) 0.1 M HClO4溶液中85% iR补偿的OER的电化学极化曲线 V vs RHE下的铱质量活性，c)不同IrO2负载和不支撑IrO2的样品在1.53 V vs RHE下的ecsa和ecsa归一化比活性。d)不同IrO2负载样品在0.1 ~ 1.5 VRHE电位规模内的CV曲线负载样品的氧化复原峰电位、Ir价和电子电导率。f) OER过程中，从和电解液中不支撑的IrO2中浸出Ir含量并核算s数。g) 作为电催化剂，OER电位在1.19 ~ 1.55 V vs RHE规模内的原位拉曼光谱。还包含了在OER前后的拉曼光谱。h) 18O符号O2产品质量信号。i) 18O符号的和IrO2与未符号的和IrO2在DEM成果中得到34O2/32O2的比值。

  总归，咱们已证明了具有三层结构(即)的负载IrO2纳米催化剂，该催化剂结合了细密催化层，耐酸支撑和合适的界面结构的长处，可用于活性和经用的OER。咱们的剖析标明，双界面结构不只提高了OER外表lrO2的固有活性，并且经过按捺载体氧化和IrO2聚会保证了高结构安稳性。运用优化阳极的PEMWE在0.26 mgIr cm - 2的低Ir负载下，能够在3.0 A cm - 2电流密度下完成1.9 V的电池电压(超越美国能源部2025年的方针)，并在2 A cm - 2电流密度下安稳作业超越1500 h，是所报导的PEMWE中顶配水平之一。该研讨强调了支撑和界面立异关于规划实践应用于PEMWEs的负载型低铱催化剂的重要性。

...。

上一篇:【48812】轿车电瓶替换学会看这两组参数让你的电瓶多用五年
下一篇:深挖“国货之光”海宝电池打造中国第一块电动车电池