PNAS:小尺寸Pt基金属间化合物实现高的氧还原燃料电池长期循环质量活性
芣苢 西瓜 2021-08-31

Pt基合金被认为是最有可能在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中取代商用Pt/C的氧还原电催化剂,只要它们的耐久性达到要求的标准。近日,中国科学技术大学Changzheng Wu等报道了一系列由超薄Pt“外皮”皮包裹的Pt基金属间化合物(Pt3Co、PtCo和Pt3Ti),其平均粒径低至约2.3 nm,具有出色的循环质量活性(MA)和氧还原耐久性。

本文要点:

1作者通过一种特殊的中孔碳限域策略来获得该小尺寸的Pt基金属间化合物(Pt3Co、PtCo和Pt3Ti),Pt皮核-壳催化剂。

2实验表明,在H2-O2燃料电池测试中,所制备的sub-Pt3Co-MC表现出0.92 ± 0.02 A/mg的高MA,约为商业Pt/C的六倍。在循环加速耐久性实验中,在30,000次循环后,MA仅衰减了18.5%,这是已报道的Pt合金ORR催化剂中最高的循环MA。

3根据理论和实验分析,作者证实了2.3 nm Pt3Co金属间化合物具有收缩应变,从而提高了本征活性和稳定性。此外,作者还通过MD模拟研究了小尺寸Pt3Co与膜电极组限域载体之间的相互作用。

该工作为用于燃料电池的Pt合金电催化剂的合理结构设计铺平了道路。

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Han Cheng, et al. Subsize Pt-based intermetallic compound enables long-term cyclic mass activity for fuel-cell oxygen reduction. Proc. Natl. Acad. Sci., 2021

DOI: 10.1073/pnas.2104026118

https://www.pnas.org/content/118/35/e2104026118

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