聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）可以高效地将氢燃料中储存的化学能转化为电能，因而成为各种交通运输系统中极具吸引力的能源技术。经过30年的不断发展，如今基于质子交换膜燃料电池的汽车已经实现了商业化，然而，其通往大众市场的道路仍面临很大挑战。除了氢基础设施的不完善以外，目前最先进的铂（Pt）基电催化剂仍需要大幅提高性能，以降低电堆成本和延长器件寿命。其主要问题在于，阴极氧还原反应期间，Pt纳米电催化剂的有限耐久性。目前研究催化剂的降解主要是在加速应力测试期间或之后观察金属溶解、粒度变化和碳载体腐蚀。

近日，阿贡国家实验室Vojislav R. Stamenkovic报道了基于原子尺度上结构精准的单晶、薄膜和纳米Pt表面的研究，揭示了具有持久耐久性电催化剂材料设计和合成的Pt溶解趋势。

文章要点

1）研究人员定义了一个新的度量，即本征溶解度（Γ⁰ (ng cm^-2 Pt)），对于理解Pt溶解、表面结构、大小和碳（C）载体中Pt纳米粒子的比例之间的关系具有重要意义。

2）研究发现，金（Au）底层的利用促进了Pt表面原子向（111）结构的有序化，而表面Au则选择性地保护了低配位的Pt位。研究人员将这种缓解策略应用于3 nm Pt₃Au/C纳米颗粒催化剂，从而在高达1.2 V的扩展电位范围内，消除了Pt在液体电解质中的溶解。与3 nm Pt/C电催化剂相比，其耐久性提高了30倍。

Lopes, P.P., Li, D., Lv, H. et al. Eliminating dissolution of platinum-based electrocatalysts at the atomic scale. Nat. Mater. (2020)

DOI：10.1038/s41563-020-0735-3

https://doi.org/10.1038/s41563-020-0735-3