一种用于超稳定PEM析氧反应的合金电催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了用于超稳定PEM析氧反应的合金电催化剂，为(W，Mo，Nb，Ta，Zr，Hf，Re，Os)‑Ir块体合金材料，合金的具体成分为(W，Mo，Nb，Ta，Zr，Hf，Re，Os)x‑Iry，60≤x≤80，20≤y≤40，其中x和y为元素的原子百分比。本发明专利技术还公开了用于超稳定PEM析氧反应的合金电催化剂的制备方法。采用电弧炉熔炼铸造成型，方法简单，易操作，适合大规模工业生产。该材料可直接用作析氧反应电极，在酸性介质中表现出优异的电化学析氧活性，同时在大电流密度条件下，其可以稳定工作1000小时以上。该材料可作为工业化酸性电解水制氢装置的阳极应用，有利于质子交换膜电解水技术的大规模应用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于超稳定PEM析氧反应的合金电催化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种合金电催化剂及其制备方法，属于电催化材料应用领域，特别涉及一种用于超稳定PEM析氧反应的合金电催化剂及其制备方法。
技术介绍
在能源转型及绿色发展的趋势下，我国可再生能源如水电、风电、光伏、生物质的利用效率显著提升，可再生能源在能源消费中的发电装机和发电量稳步增长。可再生能源占比稳步提升，消费结构向清洁低碳转型推进。在基于可再生能源的能源储存和使用中，电制氢将成为重要的组成部分，氢气也将发展为重要的能源载体。电解水技术是利用可再生能源制造氢气的最实用的方法。电解水制氢技术主要分为碱性电解槽制氢、固体聚合物质子交换膜(PEM)电解制氢、和高温固体氧化物电解制氢，其中PEM电解制氢能够在高电流密度下工作，产氢纯度高，电解效率高。现有的商用PEM电解制氢的电流密度为0.5～1.5A/cm2，碱性电解制氢通常在0.3A/cm2的电流密度下操作，因此，PEM电解制氢的体积更小，更易于分布式收集可再生能源。更重要的是，PEM制氢可以在0～120％的功耗下运行，而碱性电解制氢只本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于超稳定PEM析氧反应的合金电催化剂，其特征在于：所述合金电催化剂为(W，Mo，Nb，Ta，Zr，Hf，Re，Os)-Ir块体合金材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于超稳定PEM析氧反应的合金电催化剂，其特征在于：所述合金电催化剂为(W，Mo，Nb，Ta，Zr，Hf，Re，Os)-Ir块体合金材料。


2.根据权利要求1所述的合金电催化剂，其特征在于：所述合金材料的具体成分为(W，Mo，Nb，Ta，Zr，Hf，Re，Os)x-Iry，60≤x≤80，20≤y≤40，其中x和y为元素的原子百分比。


3.根据权利要求1所述的合金电催化剂，其特征在于：所述合金材料的电催化活性在pH＝0的酸性介质中达到10mA/cm2催化电流密度所需的过电势范围为300～650mV。


4.根据权利要求1所述的合金电催化剂，其特征在于：所述合金材料可在100mA/cm2电流密度条件下稳定运行时间均超过1000小时，过电势上升速率范围在3～8μV/h。


5.一种用于超稳定PEM析氧反应的合金电催化剂的制备方法，所述合金电催化剂为(W，Mo，Nb，Ta，Zr，Hf，Re，Os)-Ir块体合金材料，合金的具体成分为(W，Mo，Nb，Ta，Zr，Hf，Re，Os)x-Iry，60≤x≤80，20≤y≤40，其中x和y为元素的原子百分比，其特征在于：采用电弧熔炼技术直接铸造成型，熔炼温度＞3500℃。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)母合金锭制备：按照母合金名义成分(W，Mo，Nb，Ta，Zr，Hf，Re，Os)x-Iry，60≤x≤80，20≤y≤40，其中x和y为元素的原子百分比，将合金原材料(纯度98.0～99.9wt％)进行配料，然后在高纯Ar气氛保护下，进行电弧熔炼，熔炼电流在200A...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡飞，李睿，熊宇杰，
申请(专利权)人：中氢能源科技广东有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44