A thin and flexible composite membrane with low area resistance and high bubble point pressure for advanced alkaline water electrolysis

碱性水电解 电解水 电解 制氢 氢氧化物 材料科学 化学工程 复合数 化学 复合材料 电极 工程类 电解质 有机化学 生物化学 物理化学
作者
Yiwen Liao,Guoxiong Deng,Li Ding,Haihui Wang
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier BV]
卷期号:689: 122182-122182 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2023.122182
摘要

Green hydrogen plays a pivotal role in the decarbonizing process. Hydrogen production by alkaline water electrolysis (AWE) is the most promising way for large-scale hydrogen production because of the merits of high-efficient and cost-effective. In the AWE system, the membrane is used to conduct hydroxide ions and block the interpenetration of hydrogen and oxygen, which is a crucial component. However, the current membranes are limited by either the high area resistance or inadequate gas-blocking ability. Herein, we proposed a thin (∼268 μm) and flexible composite membrane featuring both low area resistance (∼0.14 Ω cm2 in 30 wt% KOH solution) and high bubble point pressure (BPP, ∼24 bar). When applied in alkaline water electrolysis, the composite membrane with the commercial NiMo and NiFe catalysts shows a current density of 2.3 A cm-2 at the voltage of 2 V in 30 wt% KOH solution at 80 °C, surpassing the capabilities of the ZIRFON UTP 500 membrane. Notably, the in-situ gas purity tests reveal an impressive hydrogen purity of ∼99.997%, much higher than that of the state-of-the-art membranes. Additionally, the stability tests conducted more that 600 h at 80 °C without performance attenuation highlight the membrane's competitiveness and promising commercial prospects.
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