由于在工业相关的析氧反应(OER)条件下具有卓越的稳定性,稀缺且昂贵的氧化铱仍然是生产绿色氢气的聚合物电解质膜电解槽的基石催化剂。然而,用于此任务的过渡金属氧化物显示出较差的长期稳定性。
中国科学技术大学高敏锐教授课题组在国际顶级化学期刊JACS发表题为《Nitrogen-Mediated Promotion of Cobalt-Based Oxygen Evolution Catalyst for Practical Anion-Exchange Membrane Electrolysis》的研究论文。
NDCO的结构表征
研究团队展示了使用氮掺杂氧化钴作为有效的铱替代品。该催化剂在10 mA cm–2 电流下表现出 240 mV 的低过电势,在碱性电解质中运行 1000 小时后活性衰减可以忽略不计。
NDCO的OER性能
氮掺杂剂掺入不仅触发OER机制从传统的吸附质演变路线转变为晶格氧氧化路线,而且还实现了氧非键合(ONB)态作为电子供体,从而防止结构不稳定。
在实际的阴离子交换膜水电解槽中,阳极催化剂在 1.78 V 电压下提供 1000 mA cm-2 的电流密度,每千克氢气的电效率为 47.8 kW-hours。
AEMWE性能
文献信息:Nitrogen-Mediated Promotion of Cobalt-Based Oxygen Evolution Catalyst for Practical Anion-Exchange Membrane Electrolysis, J. Am. Chem. Soc. 2024, https://doi-org.3281.top/10.1021/jacs.4c05983
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