质子交换膜电解水阳极析氧催化剂

摘要：

由可再生能源发电驱动的质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)电解水被视为高效生产绿氢的理想策略.然而,酸性介质下兼具高活性与稳定性的PEM电解水析氧催化剂的开发仍是一个巨大挑战,阻碍了PEM电解水的推广应用.为此,本文综述了近年来酸性介质中析氧电催化剂的研究进展.首先通过对比酸性环境下不同反应路径的电催化析氧机理,从理论角度介绍了催化剂性能提升的策略.随后,分类介绍了近年来基于酸性电解质进行研究的各类析氧催化剂及其优化策略,发现通过充分利用催化活性点以及提升活性金属位点的本征催化活性等途径可增强析氧活性,并降低钌、铱基贵金属催化剂成本.为了解决贵金属催化剂的高成本问题,进一步减少甚至替代贵金属,讨论了对酸性环境耐受的非贵金属催化剂的开发,介绍了以Co、Mn和Sb基材料为代表的非贵金属催化剂进展.此外,对催化剂在酸性介质下阳极析氧反应的稳定性问题及优化策略进行总结,并正视了高电导率、高比表面积且稳定的阳极催化剂载体的关键作用.最后,总结并展望了酸性析氧催化剂优化路径,为未来研究高效低成本的PEM电解水阳极析氧催化剂提供参考.

关键词：电催化、质子交换膜电解水、析氧反应、析氧催化剂

所属期刊栏目：67

分类号：TQ426.65;TP393;O643.36

在线出版日期：2022-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共17页

页码：2889-2905