新型析氢析氧电化学催化剂在固体聚合物水电解体系的应用

发布时间：2024-02-01 00:24

　　固体聚合物水电解制氢技术在可再生能源利用和氢能经济发展中占有极其重要的地位,催化剂是实现高效能源转化的关键。由于聚合物水电解体系的强酸腐蚀性和高氧化电位,其实际应用的催化剂仍以Pt和Ir基催化剂为主。贵金属材料储量有限,价格昂贵,电催化剂成本很高,极大限制了聚合物水电解技术的发展。聚合物水电解催化剂的研究主要集中在降低贵金属用量、提高贵金属利用率和延长催化剂使用寿命等方面。此外,寻找廉价的替代材料,开发非贵金属析氢、析氧电催化剂也是研究的重要内容和发展方向。通过深入认识催化作用机理,结合快速发展的模拟、计算技术,设计制备新型高性能析氢、析氧电催化剂具有重要应用价值。本文总结了当前聚合物水电解体系析氢、析氧催化原理的发展,介绍了新型析氢、析氧催化剂的制备技术和性能研究及双效催化剂的发展,并对提高催化性能的措施做了简单总结和建议,希望对聚合物水电解体系催化剂的进一步研究和发展有积极意义。

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【部分图文】：

图3催化剂表面HER机理:Volmer-Heyrovsky机理Fig．3HERmechanismoncatalystsurface:Volmer-

康伟等:新型析氢析氧电化学催化剂在固体聚合物水电解体系的应用综述与评论化学进展，2020，32(12):1952～1977·1955·S-H-H++e－→S+H2(g)(10)图3催化剂表面HER机理:Volmer-Heyrovsky机理Fig．3HERmechanismonca....

图5催化剂活性火山形曲线:(a)析氢催化剂火山形曲线;(b)析氧催化剂火山形曲线Fig．5Thevolcanoshapecurveofcatalystactivities:(a)Theactivitiesofhydrogenevolutioncatalyst;(b)Theactivitiesofoxygen

?68，71～90］。新型膜电极制备技术利用狭缝涂布制备膜电极，具有比喷涂、转印法更好的水电解性能，且不使用单独的分隔膜，减少了欧姆电阻［91～93］。催化剂是膜电极的关键材料，对膜电极性能和稳定性有决定性影响。因此，为了降低极化过电位、电解电压和能耗，需要制备高活性、低过电位、....

图8催化剂合成步骤和物理表征;(a)催化剂合成步骤;(b)浸渍酸洗后生成竹节-节点状石墨碳纳米管(GT)及封闭合金NPsSEM图;(c)GT封闭的合金NPs结构TEM图和GT内部合金的HRTEM图;(d)GT封闭的合金NP断面TEM图;(e)HRTEM图证明Fe3Co7和Cu在GT内部存在;(f)线扫HAADF-STEM图和断面组成图;(g)断面HAADF图和元素面扫图;(h)(i)Pt-GT-1催化剂TEM图;(

康伟等:新型析氢析氧电化学催化剂在固体聚合物水电解体系的应用综述与评论化学进展，2020，32(12):1952～1977·1959·图8催化剂合成步骤和物理表征;(a)催化剂合成步骤;(b)浸渍酸洗后生成竹节-节点状石墨碳纳米管(GT)及封闭合金NPsSEM图;(c)GT封闭的....

图2催化剂表面HER机理:Volmer-Tafel机理Fig．2HERmechanismoncatalystsurface:Volmer-Tafel

?［56-60］。在酸性介质中，质子首先在活性位上吸附，通过放电过程实现电子转移［45］。放电后，质子和其他放电质子结合产生分子态的氢或者吸附另一个质子，在析氢之前，进一步电化学放电。因此，HER过程有2个典型的反应机理，即Tafel机理和Volmer-Heyrovsky机理，其....

本文编号：3891670