资源描述：
《固体聚合物电解质水电解池电极的优化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、研究与设计固体聚合物电解质水电解池电极的优化研究12122马霄平,宋世栋,谭忠印,张华民,衣宝廉(1.辽宁师范大学化学与化工学院,辽宁大连116029;2.中国科学院大连化学物理研究所,辽宁大连116023)摘要:目前固体聚合物电解质(SPE)水电解池的膜电极催化层中各组分的配比普遍以全氟磺酸树脂(Nafion)与催化剂的质量百分比来表征,但是由于催化剂的堆密度不同,对于不同的催化剂如果沿用相同的质量配比会造成催化层中Nafion含量的失调,影响电极的质子与电子传导能力。研究了以Nafion与催化剂的体积比来表征电极催化层的组分配比和结构,并利用交流阻抗、
2、循环伏安、极化曲线等电化学测试方法,对其体积比进行了最优化研究。结果表明,Nafion与阳极催化剂(Pt黑与IrO2混合物)的体积比1∶10时水电解的性能最佳。关键词:固体聚合物电解质水电解池;催化层;Nafion树脂;电化学测试中图分类号:TM911.4文献标识码:A文章编号:1002-087X(2006)08-0621-04OptimizationofmembraneelectrodesforSPEwaterelectrolysisMAXiao-ping1,SONGShi-dong2,TANZhong-yin1,ZHANGHua-min1,YIBao-
3、lian2(1.LiaoningNormalUniversity,SchoolofChemistryandChemicalEngineering,DalianLiaoning116029,China;2.FuelCellR&DCenter,DalianInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciences,DalianLiaoning116023,China)Abstract:NafioncontentinthecatalystlayerisgenerallyexpressedasweightratioofN
4、afion,ifafixedweightratioofNafionisusedwithoutconsiderationofthebulkdensityofcatalyst,itmaycausepoorlyprotonorelectronconductivity.ThepresentstudyindicatesthattheoptimumcompositionofcatalystlayershouldchangethebulkratioofNafiontocatalyst.Investigationwasmadebyusingelectrochemicali
5、mpedancespectroscopy,cyclicvoltammetryandpolarizationcurves.TheresultsshowedthatthebestperformancewasobtaintedwhenthebulkratioofNafiontocatalystwas1∶10.Keywords:SPEwaterelectrolysis;catalystlayer;Nafion;electrochemicalmeasurements[1]固体聚合物电解质(SPE)水电解技术由于具有环境友好、能耗。进一步提高SPE水电解池的电极性能是
6、目前SPE水纯度高、效率高等优点,发展潜力巨大,近年来受到各国的普电解技术研究的主要课题。遍重视。该技术早期应用于潜艇及空间站的供氧装置。近年来SPE水电解技术的核心是膜电极,膜电极上发生电化学SPE水电解技术成为制氢领域的研究热点之一,其远期发展[1~4][5~7]反应。其中催化剂的选择、催化层结构的优化、电极制备[8~10]目标为利用核电、水电、风力及地热等可再生能源大规模生产方法的改进是SPE电解水膜电极技术的关键问题。它对降氢,开发利用氢能源。高压SPE水电解装置还可应用于空间低电极成本、提高催化剂的利用率、减少电解能耗极其重要。[10]可再生燃料
7、电池储能系统。核电大规模发展以后,人们将SPE邵志刚等人将质子交换膜燃料电池中的薄膜亲水电极制备水电解技术应用于电网调峰,在用电低谷电解水产生并储存方法应用于SPE水电解膜电极的制备,这种方法更有利于膜氢,在供电高峰利用氢能通过质子交换膜燃料电池向外供电,与催化层的一体化,大大降低了催化剂的担载量,所制催化层使之成为能量储存转换装置。有一定的孔隙率,有利于气体的析出。这种薄层亲水电极是以与传统碱性水电解技术相比,SPE水电解技术的优势主Nafion树脂为粘合剂和质子导体。Nafion是质子的良导体,要表现在:(1)以固体聚合物膜为电解质,电解循环中没有碱N
8、afion的加入在催化层中形成连续的质子传导网络,提高了流失、腐蚀
