Role of Ionomers in Anion Exchange Membrane Water Electrolysis: Is Aemion the Answer for Nickel-Based Anodes?
Notice bibliographique
Résumé
The anode oxygen evolution reaction (OER) in anion exchange membrane water electrolysis (AEMWE) limits the process’ overall hydrogen production efficiency. Studies show that nickel-iron (NiFe)-based catalysts show excellent activity toward the OER. In anode catalyst layers, electrocatalysts must be paired with anion exchange ionomers (AEI) to bind the catalyst and conduct hydroxide ions. This work covers the first investigation of the commercial Aemion AEI with a non-noble-metal Ni 90 Fe 10 nanoparticle anode catalyst for applications in AEMWE. The effects of Aemion are also studied for the first time in a three-electrode cell and compared to the commercial Fumion and Nafion ionomers. Cyclic voltammetry (CV) results show that Aemion distinctly interacts with NiFe to suppress the Ni(OH) 2 /NiOOH transition peak current by 39% (vs 11 and 17% for Nafion and Fumion, respectively), thus decreasing the OER activity of NiFe with a high overpotential of 369 mV at 10 mA cm –2 in 1 M potassium hydroxide (KOH). This effect was not alleviated by prolonged CV cycling, preconditioning the electrode in KOH, stabilizing the electrode deposition, or modifying the Aemion solvent. NiFe anode catalytic layers were also prepared for AEMWE testing with varying amounts of Aemion (7, 15, 25, and 35 wt %). Scanning electron microscopy (SEM) of the catalyst layers show catalyst-rich and ionomer-rich phases, each becoming more prominent with increasing ionomer. AEMWE testing shows that 7 wt % Aemion is the best ionomer loading, achieving a cell voltage of 1.941 V at 0.4 A cm –2 in 1 M KOH at 50 °C, 62 mV higher than our previously optimized 15 wt % Fumion anode. While less performing than Fumion, Ni 90 Fe 10 with 7 wt % Aemion is more stable over time. Ex situ Raman spectroscopy of the spent 7 wt % Aemion electrode supports the CV results, where the electrode remains mostly in the Ni(OH) 2 phase after polarization.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».