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[能源与动力工程] 一种用于PEM水电解制氢的高效负载型锰铱掺杂型催化剂

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admin 发表于 2025-1-21 13:30 | 查看全部 阅读模式

一种用于PEM水电解制氢的高效负载型锰铱掺杂型催化剂
摘要:质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)水电解制氢是一种绿色、可持续的氢能制备方法,开发用于阳极析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)的、高效经济的电催化剂是实现其大规模商业化应用的关键。通过两步合成法,合成了由不同锰基氧化物作载体的氧化铱催化剂IrO x /Mn8O10Cl3、IrO x /β-MnO2和IrO x /α-MnO2,铱的质量分数为55%左右。与现有商业IrO2和其他含贵金属的电催化剂相比,合成的氧化铱/锰基氧化物催化剂具有更低的过电位和更高的电流密度。IrO x /β-MnO2在电流密度为10 mA/cm2时过电位仅为228 mV,IrO x /Mn8O10Cl3在1.53 V电压下比质量活度达到916.7 A/gIr,析氧反应活性的提升归功于催化剂表面丰富的羟基氧缺陷和IrIII物种,丰富的结晶-非晶界面为反应提供了大量活性位点。所提的氧化铱/锰基氧化物为高效经济的酸性OER催化剂的开发提供了新思路。

Abstract:Proton exchange membrane (PEM) water electrolysis is a green and sustainable method of hydrogen production. The development of efficient and economical electrocatalysts for anodic oxygen evolution reaction (OER) is the key to its large-scale commercialization. Iridium oxide catalysts supported by different manganese based oxide carriers (IrO x /Mn8O10Cl3, IrO x /β-MnO2 and IrO x /α-MnO2) were prepared by two-step synthesis method, and the content of iridium is about 55%. Compared with the commercial IrO2 and other noble metal containing electrocatalysts, the synthesized catalysts have lower overpotential and higher current density. The overpotential of IrO x /β-MnO2 is only 228 mV at the current density of 10 mA/cm2. The specific mass activity of IrO x /Mn8O10Cl3 reaches 916.7 A/gIr at 1.53V. The enhancement of OER activity is attributed to the abundant hydroxyl oxygen defects and IrIII species on the catalyst surface. The rich crystalline-amorphous interface provides a large number of active sites for the reaction. The iridium oxide/manganese based oxide catalysts reported in this paper provide new insights for the development of efficient and economical catalysts for acidic OER.

标题:一种用于PEM水电解制氢的高效负载型锰铱掺杂型催化剂
title:An Efficient Mn-Ir Doped Supported Catalyst for PEM Water Electrolysis

作者:张舒涵, 马晓锋, 张芮琳, 朱燕群, 何勇, 王智化
authors:Shuhan ZHANG, Xiaofeng MA, Ruilin ZHANG, Yanqun ZHU, Yong HE, Zhihua WANG

关键词:质子交换膜水电解,析氧反应,锰基氧化物载体,氧化铱催化剂,
keywords:proton exchange membrane water electrolysis,oxygen evolution reaction,manganese based oxide carriers,iridium oxide catalysts,

发表日期:2023-06-30
2025-1-21 00:26 上传
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