Silver Compositing Boosts Water Electrolysis Activity and Durability of RuO2 in a Proton‐Exchange‐Membrane Water Electrolyzer

阳极 材料科学 电解水 电解 耐久性 化学工程 质子交换膜燃料电池 电流密度 制氢 催化作用 纳米技术 复合材料 电极 化学 电解质 物理 工程类 物理化学 量子力学 生物化学
作者
Jiayi Tang,Yijun Zhong,Chao Su,Zongping Shao
出处
期刊:Small science [Wiley]
卷期号:3 (9) 被引量:14
标识
DOI:10.1002/smsc.202300055
摘要

Proton‐exchange‐membrane water electrolyzers (PEMWEs) are of particular interest for green hydrogen production, where the oxygen evolution reaction (OER) at the anode largely determines the overall efficiency. Up to now, only ultrafine IrO 2 catalyst gives desirable performance, while its scarcity and high cost inhibit the widespread application. RuO 2 catalyst is the most promising alternative, while its practical application is greatly hindered by poor durability. Herein, the greatly boosted performance of conventional sub‐micrometer RuO 2 by compositing with Ag is reported, and both the morphology of Ag and the compositing way significantly affect the electrolysis performance. The PEMWE fabricated with a two‐layer RuO 2 /Ag nanowire (NWs) composite anode achieves 1.77 A cm −2 at 2.00 V, due to a prominent 44.6 times increase of the electronic conductivity, which greatly improves the catalyst utilization. In addition, mass transportation at high‐current‐density region is enhanced due to the highly porous feature of Ag NW layer. Long‐term stability under high current density of 1 A cm −2 for 100 h is proved with the composite anode, due to the suppressed degradation of RuO 2 by silver compositing. This work may accelerate the widespread commercialization of PEMWEs by providing a new way for developing IrO 2 ‐free anode.
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