用于水电解的有序膜电极组件中的氧化填充多孔传输层

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Oxide-Filled Porous Transport Layer in Ordered Membrane Electrode Assembly for Water Electrolysis

微孔层（MPL）由CeO2纳米颗粒和微晶纤维素复合而成，通过调控颗粒尺寸优化孔径分布，显著提升低铱催化剂层与质子交换膜（PTL）的界面相容性。实验显示优化MPL的MEA在2.0V时达到4.58A cm-2电流密度，催化剂负载量降至48.4μg cm-2，且200小时稳定性良好。

　　

低铱负载催化剂层与多孔传输层（PTL）之间较差的界面接触仍然是限制质子交换膜水电解（PEMWE）性能的主要瓶颈。在这项研究中，开发了一种由CeO₂纳米颗粒和微晶纤维素（MCC）组成的微孔层（MPL），以解决这一问题。通过合理调节CeO₂和MCC的粒径，所得到的填充结构显著改善了界面相容性，并实现了定制的孔径分布。因此，采用这种优化MPL的有序膜电极组件（MEA）表现出比传统MEA高2.8倍的电化学活性表面积（ECSA）。此外，该有序MEA在2.0 V电压下实现了4.58 A cm^–2的高电流密度，而铱的负载量仅为48.4 μg cm^–2；同时在0.5 A cm^–2的电流密度下，其活性保持了超过200小时。这项研究为设计具有超低贵金属负载量的高性能MEA提供了一种有前景的策略。