最高效的水制氢方法我国主要制氢方法( 二 )

图3. NiMPL-PTL的3D结构和孔隙率：(A)使用Avizo软件从FIB-SEM图像获得的NiMPL-PTL的3D可视化图；(B)由压汞法(MIP)计算得到的纯PTL和NiMPL-PTL的累积孔体积和孔径分布。
2、NiMPL-PTL对AEMWE电解槽性能的影响
2.1具有贵金属MEA的AEMWE电解槽
图4D显示了具有PTL/PTL和NiMPL-PTL/NiMPL-PTL的电解槽的Nyquist图及其模型拟合的分析和比较。图4E中给出了通过模拟等效电路模型进行分析得到的数值。从Nyquist图可以看出，与PTL/PTL相比，NiMPL-PTL/NiMPL-PTL电解槽的活化电阻（R1）略有下降。这种活化改进是由于背衬层增大了接触面积，从而提高了催化剂层的利用率。因此，在电解槽中使用具有宽孔径分布的NiMPL-PTL能够减少在高电流密度下产生的气泡的聚集，同时通过改善与催化层的接触来提高催化剂层的利用率。同时，通过将多孔NiMPL涂层作为背衬层可以降低电解槽的传质电阻（R2）。这些结果表明，通过在AEMWE电解槽中引入NiMPL-PTL，传质电阻显着降低，这可能是由于NiMPL-PTL的孔隙率高于纯PTL的孔隙率。在60℃和0.5 A cm-2的大电流密度下，对含贵金属膜电极组件的NiMPL-PTL/NiMPL-PTL电解槽在纯水中的短期耐久性进行了评估，电解槽绝对电压随测试时间的变化如图4F所示。即使在如此高的电流密度下，电解槽的降解率也低于目前报道的同类型电解槽在较低电流密度下运行的数值。

图4. NiMPL-PTL对具有贵金属基膜电极组件（Ir和Pt/C）的AEMWE电解槽性能的影响：(A和B)两种不同的AEMWE电解槽的示意图；(C)具有不同配置的贵金属基膜电极组件电解槽的极化曲线；(D)电化学阻抗谱(EIS)测量的Nyquist图；(E)获得的Nyquist图参数值；(F)具有NiMPL-PTL/NiMPL-PTL的电解槽在恒定电流密度下的绝对电压变化。
2.2具有非贵金属基MEA的AEMWE电解槽
图5A显示了基于非贵金属基膜电极组件，具有PTL/PTL和NiMPL-PTL/NiMPL-PTL的两种电解槽的极化曲线。与PTL/PTL电解槽相比，NiMPL-PTL/NiMPL-PTL电解槽具有更低的电位（2.53 V）和更高的效率（58%），效率提升了约12% 。图5B分析和比较了两种电解槽在0.5 A cm-2恒定电流密度下的Nyquist图。从中可以看出，与PTL/PTL电解槽（0.21 Ω）相比，NiMPL-PTL/NiMPL-PTL电解槽（0.12 Ω）的R值有所降低，这是因为与纯PTL相比，NiMPL-PTL的接触电阻较低。同时，NiMPL-PTL/NiMPL-PTL电解槽的传质电阻(0.018 Ω)低于PTL/PTL电解槽(0.034 Ω) 。这可以归因于多孔背衬层的存在，它可以促进电解槽运行期间的水传输和气体去除。

图5. NiMPL-PTL对具有非贵金属基膜电极组件的AEMWE电解槽性能的影响：具有PTL/PTL和NiMPL-PTL/NiMPL-PTL两种不同配置的电解槽的(A)极化曲线图和(B) Nyquist图。
Fatemeh Razmjooei, Tobias Morawietz, Ehsan Taghizadeh, Efi Hadjixenophontos, Lukas Mues, Martina Gerle, Brian D.Wood, Corinna Harms, Aldo Saul Gago, Syed Asif Ansar, Kaspar Andreas Friedrich, Increasing the performance of an anion-exchange membrane electrolyzer operating in pure water with a nickel-based microporous layer, Joule. 2021, DOI:10.1016/j.joule.2021.05.006
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435121002105