An Ionomer‐Free Gapless Catalyst‐Bridging Membrane Electrode Assembly for High‐Performance Pure Water‐Fed Anion Exchange Membrane Electrolyzer

材料科学 电极 分解水 电解 无缝回放 制氢 催化作用 欧姆接触 化学工程 离子交换 离子 传质 膜电极组件 电解水 气体扩散电极 无机化学 扩散 碱性水电解 活化能 电催化剂 可逆氢电极 膜反应器 工作(物理) 降级(电信) 能量转换效率
作者
Tianhao Zhang,Shu‐an Lin,Heming Liu,Yuxiao Dong,Xin Kang,Shuqi Hu,Shanlin Li,Zhiyuan Zhang,Qiangmin Yu,Bilu Liu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (4): e09805-e09805 被引量:1
标识
DOI:10.1002/adma.202509805
摘要

Abstract Anion exchange membrane water electrolyzers (AEMWEs) are promising for hydrogen production due to low cost and high product purity. However, the performance of AEMWEs fed by pure water is unsatisfactory because of high ohmic resistance and sluggish reaction kinetics in the membrane electrode assembly (MEA). Here, an efficient ionomer‐free gapless catalyst‐bridging MEA (GCB‐MEA) is developed for high‐performance AEMWEs by confined directional deposition of the catalyst layer. The ionomer‐free catalyst layer bridges the anion exchange membrane and the gas diffusion layer, creating robust interfaces at its both sides. Compared to conventional MEAs, the GCB‐MEA exhibits more active sites, lower contact resistance, faster mass transfer kinetics, and stronger interfacial binding. The GCB‐MEA‐based AEMWE shows an energy conversion efficiency of 85.7% at 1 A cm −2 and a voltage degradation rate of 65 µV h −1 at 0.5 A cm −2 after 1 000 h, being the lowest reported to date for pure water‐fed AEMWEs. Moreover, the electrolyzer exhibits stable responses under the fluctuating solar energy supply conditions. This work provides an efficient strategy to prepare MEAs for high‐performance hydrogen production, especially under pure water condition.
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