固體聚合物電解質(zhì)電解水陽極催化劑的研究.pdf

1、氫能是未來最理想的能源。電解水制氫有著廣泛的發(fā)展前景。SPE電解水技術(shù)以其效率高、產(chǎn)氣純度高、安全、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，在電解水技術(shù)中占有相當(dāng)重要的位置，但成本過高是制約其廣泛應(yīng)用的主要原因。研發(fā)價格便宜的膜、提高電極催化活性、降低催化劑載量、改進膜電極制備工藝、提高操作溫度和壓力、優(yōu)化電解槽結(jié)構(gòu)等都可以降低SPE電解水技術(shù)的成本。 本課題從提高電極催化活性、降低貴金屬催化劑載量和降低電極制作成本等方面著手，采用刷涂法和熱沉積法制備

2、陽極催化層，研究制備方法和制備條件對催化層性能的影響。 采用刷涂法，以PVDF為粘結(jié)劑，DMF為溶劑，將IrO2顆粒粘結(jié)在Ti網(wǎng)上制成陽極催化層。通過掃描電鏡、循環(huán)伏安、電化學(xué)交流阻抗譜表征和膜電極性能測試，發(fā)現(xiàn)粘結(jié)劑和催化劑比例為1.1、烘干的催化層的有效催化面積最大，催化層電阻最小，催化劑活性最高，組成電解池后性能最好。采用熱沉積法，以DSA電極制備方法為基礎(chǔ)，將H2IrCl6與CoCl2的混合溶液刷涂在鈦網(wǎng)上，高溫?zé)Y(jié)并分

3、別在450℃、500℃、550℃退火處理，得到IrO2-CoOx催化層。測試結(jié)果表明，隨著退火溫度的升高，催化劑結(jié)晶度增加，晶粒逐漸成長變大，導(dǎo)致有效催化面積減小。而且隨著退火溫度的升高Ti基體表面氧化也加劇，導(dǎo)致電極電阻增大。但結(jié)晶度增加會提高催化層電導(dǎo)率。因此，500℃退火處理的催化劑性能最好。催化劑有效催化面積與Co摻雜量呈“火山型”關(guān)系，500℃退火時，Co摻雜比例為0.3時催化劑有效催化面積最大，電解池電阻最小，電解池性能最好