聚合物电解膜-PEM电解槽膜电极

催化剂

PEM 电解槽的电催化剂研究主要是Ir、Ru等贵金属/氧化物及其二元、三元合金/混合氧化物，以钛材料为载体的负载型催化剂。当前的阳极铱催化剂载量在1 mg/cm2量级，阴极Pt/C催化剂的Pt 载量约为0.4~0.6 mg/cm2 。意大利研究团队制备的 Ir0.7Ru0.3Ox 催化剂在阳极催化剂总载量为1.5 mg/cm2时，电解池性能可达3.2 A·cm–2@1.85 V。Giner公司研究团队制备出的 Ir0.38/WxTi1-xO2 催化剂在Ir载量为0.4 mg/cm2时的全电池性能达到2 A·cm–2@1.75V，Ir用量仅为传统电极的1/5。膜电极上的铂族催化剂总负载量应降低到0.125 mg/cm2。

Ru 的电催化析氧活性高于 Ir，但稳定性差；通过与 Ir 形成稳定合金可提高催化剂的活性与稳定性。中国科学院大连化学物理研究所制备的 Ir0.6Sn0.4 催化剂，在全电解池测试中的性能为 2 A·cm–2@1.82 V；IrSn 可形成稳定的固溶体结构，与 Sn 形成合金的过程提高了 Ir 的分散性，有助于降低 Ir 载量。

美国可再生能源国家实验室、Giner 公司合作研发了多种金属有机框架（MOF）材料催化剂，价格仅为传统催化剂的 1/20，其中 Co-MOFG-O 催化剂在 0.01 A/cm2 下的过电位为 1.644 V(vs. RHE)，在半电池衰减实验中的性能优于传统 Ir 催化剂，但尚未开展全电池测试。