電解水制氫設(shè)備廠家：質(zhì)子或陰離子交換膜水電解長(zhǎng)期運(yùn)行的納米催化劑
由于使用化石燃料、對(duì)可再生能源的需求不斷增長(zhǎng)，環(huán)境問題不斷升級(jí)，這刺激了可持續(xù)清潔能源技術(shù)的發(fā)展。其中，連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)氫對(duì)于氫能源經(jīng)濟(jì)的成功至關(guān)重要。基于膜的水電解（WE）系統(tǒng)，例如質(zhì)子交換膜（PEM）和陰離子交換膜（AEM）WE，由于其緊湊且可持續(xù)的制氫過程而成為非常有吸引力的技術(shù)。這些WE系統(tǒng)需要高活性和穩(wěn)定的催化劑，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的性能穩(wěn)定性，從而滿足商業(yè)化的經(jīng)濟(jì)要求。然而，當(dāng)前的研究主要集中在改善電解器的陰極上的氫逸出反應(yīng)（HER）和陽(yáng)極上的氧逸出反應(yīng)（OER）的電極活性上，這為保持催化劑長(zhǎng)期的性能提出了更大的挑戰(zhàn)。
電解水制氫設(shè)備廠家為了將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到催化劑穩(wěn)定性問題上，在陰極和陽(yáng)極反應(yīng)（HER和OER）中實(shí)現(xiàn)催化劑穩(wěn)定電化學(xué)（EC）性能的策略。綜述描述了基于催化劑溶解和團(tuán)聚的HER / OER催化劑降解機(jī)理，并總結(jié)了在長(zhǎng)期水電解操作中獲得穩(wěn)定催化劑的代表性催化劑設(shè)計(jì)。另外，評(píng)估了改善HER / OER穩(wěn)定性的各種策略，并提出了設(shè)計(jì)穩(wěn)定催化劑的潛在有效指南。
電解水制氫設(shè)備廠家總結(jié)了影響催化劑的理化穩(wěn)定性以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的長(zhǎng)期WE性能的關(guān)鍵參數(shù)和設(shè)計(jì)策略。團(tuán)聚、脫離和溶解是在所有反應(yīng)條件下催化劑失活的主要因素。催化劑的團(tuán)聚和分離通常與催化劑和載體材料的相互作用（或載體材料腐蝕）有關(guān)，而催化劑的溶解與催化劑材料的物理和化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。
為了解決這些問題，采用了摻雜和合金化（用于溶解）、保護(hù)層（用于溶解和團(tuán)聚）和雙功能異質(zhì)結(jié)構(gòu)（用于團(tuán)聚）的設(shè)計(jì)策略，從而影響了材料相、表面晶體結(jié)構(gòu)和催化劑形態(tài)。對(duì)于HER，摻雜和合金化的催化劑具有更高的穩(wěn)定性和<200 mV的低過電位。對(duì)于OER，在酸性和堿性電解質(zhì)之間觀察到在性能穩(wěn)定性方面的顯著差異。如本綜述中所討論的，已經(jīng)開發(fā)了獲得穩(wěn)定的WE催化劑的多種策略。但是，在酸性和堿性介質(zhì)中有效的長(zhǎng)期WE催化劑的設(shè)計(jì)仍面臨許多挑戰(zhàn)。
膜電解槽的示意圖。 HER和OER在b）酸性和c）堿性溶液中的一般反應(yīng)途徑。
對(duì)于各種催化劑，交換電流密度（i0）作為DFT計(jì)算的哈德的吉布斯自由能Had（ΔGH）的函數(shù)的火山形圖。 b）暴露Mo / W邊緣，S邊緣和Co促進(jìn)的S邊緣的MoS2 / WS2顆粒，具有相應(yīng)的ΔGH值。
金紅石RuO2（110）
建議的碳載體上催化劑的降解機(jī)理，在水分解反應(yīng)的潛在范圍內(nèi)各種元素的Pourbaix圖。彩色圓圈表示每種反應(yīng)條件下的材料失活因子，并描述了催化劑中使用的主要元素的相應(yīng)形式。
在HER中，a）0.1 m H2SO4和b）0.05 mNaOH中Ru和Ir的溶解量。c）Pt分布在降解的陰極上，以及與膜相鄰的陰極區(qū)域的STEM和元素映射圖像。d）與電解質(zhì)接觸的金屬（紅色）和啟停循環(huán)中的金屬溶解（黑色）。 e）針對(duì)所有材料在開路電勢(shì)下計(jì)算的HER溶解速率，以及在0.5 mA cm-2下在H2飽和HClO4中測(cè)得的相對(duì)于RHE的電勢(shì)。
在OER穩(wěn)定性測(cè)試之前和之后，陽(yáng)極/膜界面處未降解陽(yáng)極和降解陽(yáng)極的元素映射圖的比較。b）OER期間貴金屬的溶解度與Tafel斜率之間的相關(guān)性。c）通過熱化學(xué)（TC）和電化學(xué)（EC）方法制備的貴金屬氧化物形式的活性和穩(wěn)定性以及相應(yīng)的示意性氧化物結(jié)構(gòu)的具有溶解途徑的簡(jiǎn)化OER機(jī)制的示意圖。d）沒有晶格氧參與的結(jié)晶IrO2的經(jīng)典機(jī)理。e）建議的機(jī)制為無定形IrOx和鈣鈦礦浸出，其中有活化的晶格氧參與。
