聚合物电解质膜燃料电池（PEMFCs）在电动汽车中有着广泛的应用前景。在质子交换膜燃料电池中，为了提高铂的利用率，要求铂催化剂的粒径较小，这既降低了成本，又增加了铂的分散性，而且将氧的质量输运损失降至最低。减小粒径可以提高利用率和分散性；但是，小粒径的稳定性是一个问题。铂的溶解是PEMFC催化剂层的主要降解机理之一，铂的溶解与PEMFC催化剂的粒径有关。颗粒大小不能独立于商业铂/碳材料中的负载而变化，这些材料已用于许多采用加速稳定性试验（ASTs）的研究中。

有鉴于此，德国IEK-11的Serhiy Cherevko和Daniel J. S. Sandbeck等人，研究了燃料电池催化剂加速稳定性试验中粒度对铂溶解的影响。

本文要点

1）采用磁控溅射法在平坦的玻碳衬底上沉积质量选择的纳米颗粒，使Pt的粒径从2纳米到10纳米不等。这允许对颗粒密度（粒间距离）和粒径进行单独控制，即使采用先进的铂/碳材料合成技术，这也变得困难。此外，三维多孔支架的影响被消除。这些模型系统受到侵蚀性AST的影响，以引起显著的Pt溶解，这是使用耦合到电感耦合等离子体质谱仪的扫描流动池在线监测的。

2）溶解趋势表明，通过颗粒生长引起的粒度依赖性降解可能主要归因于奥斯特瓦尔德熟化。应用AST后，在线检测的溶出量达到最大值，这是由竞争效应引起的：粒度对亲氧性和ECSA之间依赖性的变化。随着粒度减小，颗粒变得更具亲氧性，从而导致形成了抑制溶解的PtOx钝化层。随着粒度的增加，ECSA减少，同样会降低Pt的溶解量。即：（1）由于亲氧性引起的粒径变化从而引起的颗粒钝化和（2）电化学活性表面积引起两种相互竞争的趋势的溶解。

3）因此，在比较催化材料的各种电化学研究中，颗粒大小对降解的重要影响必须考虑。此外，最小化粒径是通过最大化Pt利用率降低PEMFC成本并缓解高分散性传质问题的关键问题。因此，适当的实验设计和AST实验是至关重要的。最后，提出了改进的溶出ASTs的建议，为Pt纳米粒子的溶出内在稳定性提供了见解。

参考文献：

Daniel J. S. Sandbeck et al. Particle Size Effect on Platinum Dissolution: Considerations for Accelerated Stability Testing of Fuel Cell Catalysts. ACS Catal., 2020.

DOI: 10.1021/acscatal.0c00779

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c00779