A Porous Skeleton‐Supported Organic/Inorganic Composite Membrane for High‐Efficiency Alkaline Water Electrolysis

材料科学 膜 化学工程 电解 碱性水电解 复合数 制氢 多孔性 氢氧化物 氢 复合材料 电解质 电极 有机化学 化学 物理化学 工程类 生物化学
作者
Yiwen Liao,Guoxiong Deng,Haoyu Wu,Li Ding,Haihui Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (3) 被引量:93
标识
DOI:10.1002/adfm.202309871
摘要

Abstract Hydrogen energy is a truly renewable and clean energy source. Alkaline water electrolysis (AWE) is the most promising technology for green hydrogen production currently. In the AWE process, the critical part of an alkaline electrolyzer is the membrane, which acts to conduct hydroxide ions and block gases. However, developing low area resistance, high bubble point pressure and highly stable membrane for high‐performance AWE is still a challenge. Herein, porous skeleton‐supported composite membranes via the blade‐coating method for advanced AWE are prepared. The porous composite membranes, besides having hydrophilic surface, also show ultra‐low area resistance (≈0.15 Ω cm2), ultra‐high bubble point pressure (≈27 bar) and excellent mechanical properties (tensile stress, ≈14 MPa). By using commercial catalysts, the composite membranes exhibit a current density of up to 1.9 A cm−2 at the voltage of 2 V in 30 wt% KOH solution at 80 °C and achieve ultra‐high H2 purity (up to 99.996%) when applied in AWE. Notably, the composite membrane can operate for more than 1600 h without performance attenuation, demonstrating excellent stability. This study opens up the feasibility of preparing high‐performance AWE membranes for large‐scale hydrogen production.
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