碱性电解质中动力学缓慢的氢氧化反应（HOR）被认为是一种限制阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）技术发展的反应。目前，碱性HOR催化剂的研究主要集中在碳负载的纳米颗粒上，具有较弱的金属-载体相互作用。
近日，以色列特拉维夫大学Brian A. Rosen，以色列理工学院Dario R. Dekel报道了将PtRu催化剂沉积在表征良好的过渡金属碳化物载体（Mo2C，Mo2C-TaC和Mo2C-W2C）上，并研究了它们在碱性电解质中对HOR的催化活性。
文章要点
1）研究人员分别利用HRTEM、HAADF-STEM和EDS对PtRu/TMCs的形貌、相衬度和元素分布进行了表征。XRD Rietveld分析表明，TMCs载体中同时存在c-Mo2C和h-Mo2C。H2-TPR和CO-TPD结果表明，PtRu/TMC具有可还原的氧化相以及多个吸附位，其中在PtRu/Mo2C−TaC中具有更强的碱性。所得到的PtRu/Mo2C-TaC在25 mV时的最大动力学电流密度（jk,s），分别是PtRu/Mo2C和PtRu/Mo2C-W2C的1.65倍和1.50倍。
2）研究人员通过XANES结果和密度泛函理论（DFT）证实了TMC载体向PtRu的电子转移，突出了碳化物载体和催化剂之间的强金属-载体相互作用（SMSI）。而PtRu/Mo2C-TaC催化剂最高的活性和稳定性归因于氢键结合能的降低以及载体向催化剂的电子转移。此外，加速应力试验（AST）负载循环结果显示，PtRu在TMC上的结合能比在碳载体上的PtRu结合能高5.6倍，突出了TMC载体增强的“系留”，从而导致PtRu/TMCs的稳定性明显高于PtRu/C。
3）研究人员选择了具有最佳催化活性的PtRu/Mo2C−TaC催化剂，并在AEMFC上进行了试验。结果显示，具有PtRu/Mo2C−TaC阳极的AEMFC在70 °C时的峰值功率密度为1.2 W cm−2，极限电流密度为2.5 A cm−2。这些结果为开发用于高性能AEMFC的负载型催化剂材料提供了指导。
参考文献
Eliran R. Hamo, et al, Carbide-Supported PtRu Catalysts for Hydrogen Oxidation Reaction in Alkaline Electrolyte, ACS Catal. 2021
DOI：10.1021/acscatal.0c03973
https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c03973
