ຄວາມຄືບຫນ້າໄດ້ຖືກດໍາເນີນໃນການສຶກສາຂອງ electrolysis membrane ແລກປ່ຽນ proton ສໍາລັບການຜະລິດ hydrogen ຈາກນ້ໍາ

ທີມງານທີ່ນໍາພາໂດຍ Yang Hui, ນັກຄົ້ນຄວ້າຂອງ Shanghai Institute for Advanced Studies ຂອງສະພາວິທະຍາສາດຈີນ, ໄດ້ມີຄວາມຄືບຫນ້າທີ່ສໍາຄັນໃນການຜະລິດ hydrogen ໂດຍ electrolysis membrane ແລກປ່ຽນ proton.ການອອກແບບໂດຍລວມຂອງ anode ກັບໂຄງສ້າງຄໍາສັ່ງ gradient ທີ່ມີການໂຫຼດ iridium ຕ່ໍາສໍາລັບເຍື່ອແລກປ່ຽນ protonelectrolysis ນ້ໍາ, ຈັດພີມມາໃນ Nano Letters.

Hydroelectrolysis Membrane ແລກປ່ຽນ Proton (PEMWE) ແມ່ນຫນຶ່ງໃນເຕັກໂນໂລຢີທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການຜະລິດໄຮໂດເຈນທີ່ມີການປ່ອຍອາຍພິດຄາບອນສູນ.ໃນປັດຈຸບັນ, ປະລິມານສູງຂອງ Ir ໂລຫະປະເສີດໃນດ້ານ anode ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເພີ່ມຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງ PEMWE ແລະຈໍາກັດຂະບວນການການຄ້າຂອງຕົນ.ການກະກຽມ catalyst ທີ່ມີກິດຈະກໍາສູງແລະເນື້ອໃນ Ir ຕ່ໍາແມ່ນວິທີການທົ່ວໄປເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນປະລິມານຂອງ Ir.ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນການນໍາໃຊ້ຕົວຈິງຂອງ PEMWE, electrode ເຍື່ອ (MEA) ຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ດໍາເນີນການພາຍໃຕ້ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງປະຈຸບັນສູງ (â, 1-2 A cm-2) ເພື່ອຮັບປະກັນການຜະລິດໄຮໂດເຈນປະສິດທິພາບ, ສະນັ້ນບັນຫາຂອງການນໍາໃຊ້ catalyst ຕ່ໍາ, ສູງ. ຄວາມຕ້ານທານຂອງ ohm ແລະການໂອນມະຫາຊົນທີ່ຈໍາກັດຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂໃນເວລາດຽວກັນ.ການກໍ່ສ້າງຕາມຄໍາສັ່ງຂອງ MEA ຄາດວ່າຈະຫຼຸດຜ່ອນ kinetics electrocatalytic, ການໂອນມະຫາຊົນແລະການສູນເສຍ ohmic ໃນເວລາດຽວກັນ, ເຊິ່ງເປັນເປົ້າຫມາຍຂອງການຄົ້ນຄວ້າຫ້ອງນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟຂອງ hydrogen, ແຕ່ວ່າມັນແມ່ນຂ້ອນຂ້າງທ້າທາຍ.

ໃນທັດສະນະດັ່ງກ່າວ, ຈາກທັດສະນະຂອງການອອກແບບການເຊື່ອມໂຍງໂຄງສ້າງຂອງ MEA, ທີມງານຄົ້ນຄ້ວາວິທະຍາສາດໄດ້ສະເຫນີໃຫ້ມີນະວັດຕະກໍາໃຫມ່ຂອງ MEA ທີ່ມີຄໍາສັ່ງໃຫມ່ທີ່ມີ array anode gradient conical array ແລະສາມມິຕິລະດັບ membrane / catalytic layer interface ໂດຍໃຊ້ເຕັກໂນໂລຊີ nano-imprint ແລະ static. ວິທີການ.ອະເຣຮູບຈວຍແລະໂຄງສ້າງຊັ້ນ catalytic gradient ເພີ່ມການເປີດເຜີຍຂອງສະຖານທີ່ການເຄື່ອນໄຫວ;Gradient ແລະ​ສາມ​ມິ​ຕິ​ລະ​ດັບ​ການ​ໂຕ້​ຕອບ​ຊັ້ນ​ເຍື່ອ / catalytic ເສີມ​ຂະ​ຫຍາຍ​ຄວາມ​ເຂັ້ມ​ແຂງ​ຂອງ​ການ​ເຊື່ອມ​ຕໍ່​ການ​ເຊື່ອມ​ຕໍ່​.voids ຈັດລຽງຕາມແນວຕັ້ງໃຫ້ຊ່ອງທາງໄວສໍາລັບການສົ່ງອາຍແກັສແລະຂອງແຫຼວ.ໂຄງສ້າງ MEA ພ້ອມກັນສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍການປະຕິບັດທີ່ເກີດຈາກ kinetics electrocatalytic, ohm ແລະ polarization ການໂອນມະຫາຊົນ.ເມື່ອປຽບທຽບກັບ MEA ແບບດັ້ງເດີມທີ່ມີການໂຫຼດ Ir ຂອງ 2 mg cm-2, ໂຄງສ້າງທີ່ສັ່ງໄດ້ເພີ່ມພື້ນທີ່ການເຄື່ອນໄຫວຂອງ electrochemical ເພີ່ມຂຶ້ນ 4.2 ເທົ່າ, ແລະຫຼຸດຜ່ອນການຖ່າຍທອດມະຫາຊົນແລະ ohmic polarization overpotential ໂດຍ 13.9% ແລະ 8.7% ຕາມລໍາດັບ.MEA ທີ່ສັ່ງໃຫມ່ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປະຕິບັດທີ່ດີເລີດຂອງ 1.801V@2A cm-2 ເມື່ອການໂຫຼດ Ir ຕ່ໍາເທົ່າກັບ 0.2 mg cm-2, ເຊິ່ງທຽບກັບໂຄງສ້າງ MEA ແບບດັ້ງເດີມທີ່ມີການໂຫຼດ Ir ສິບເທົ່າ, ແລະສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມຫມັ້ນຄົງທີ່ດີ.ການສຶກສານີ້ສະຫນອງຍຸດທະສາດໃຫມ່ສໍາລັບການພັດທະນາຂອງ PEMWE ທີ່ມີປະສິດຕິພາບສູງ, ການໂຫຼດ catalyst ໂລຫະທີ່ສູງສົ່ງຕ່ໍາແລະຊີວິດຍາວ.