质子交换膜(PEM)电解水器件是具有前景的制备绿氢的级数,但是PEM需要使用大量PGM铂族金属。将PGM贵金属修饰在载体上不仅能够改善贵金属的原子利用率,而且能够增强本征催化活性。但是在实际的PEM电解器件中,如何调节氢的吸附/脱附,在催化剂表面形成较高的覆盖地仍然是个巨大的挑战。
有鉴于此,华东理工大学杨化桂教授、戴升教授、刘鹏飞副教授等报道原位生成稳定的Pd的氢化物纳米簇修饰在WCx载体上,用于PEM电解水制氢。
本文要点
(1)
在PEM电解条件下,氢能够插嵌到Pd催化剂中形成PdHx,PdHx具有比较弱的氢结合能(HBE),从而能够产生WCx(HBE氢结合能比较强)向PdHx的反向氢溢流,通过原位表征、电化学实验、理论计算等研究结果验证了反向氢溢流现象。
(2)
Pd担载量仅为0.022 mg cm-2的PdHx在PEM电解测试中能够在~1.66 V实现1 A cm-2电流密度,而且能够稳定的工作200 h没有明显的性能降低。这种创新型策略发展了反向氢溢流效应设计高性能的PGM电催化。
参考文献
Hao Fan, Qian Qian Yang, Song Ru Fang, Yi Ning Xu, Yao Lv, Hao Yang Lin, Miao Yu Lin, Ji Kai Liu, Yi Xiao Wu, Hai Yang Yuan, Sheng Dai, Peng Fei Liu, Huagui Yang, Operando Stable Palladium Hydride Nanoclusters Anchored on Tungsten Carbides Mediate Reverse Hydrogen Spillover for Hydrogen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202412080
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202412080