燃料电池是一种成熟的清洁能源转换技术，可以有效地将燃料中包含的化学能(通常是氢气)转化为电能，而不会在局部释放有毒化学物质或温室气体。

近日，威特沃特斯兰德大学Daniel M. Wamwangi，Kenneth I. Ozoemena报道了以炭黑(CB)和洋葱状碳(OLC)为载体的CeO₂/Pd催化剂的制备、表征及其电催化性能。

文章要点

1）Pd−CeO₂/CB和Pd−CeO₂/OLC电催化剂具有大的比表面积、孔容和小颗粒尺寸，并且Pd、CeO₂和Pd−CeO2/OLC之间的界面相互作用和协同作用增强，对提高电催化性能有重要价值。在Pd−CeO₂/OLC中，CeO₂的存在诱导了约7%的缺陷，并改变了Pd/OLC界面的电子结构，增强了电荷再分配，显著提高了电导率，密度泛函理论（DFT）计算证实了这一点。

2）Pd−CeO₂/OLC具有最低的吸附能（H*、OH*、OOH*）。对于氢氧化反应(HOR)， Pd−CeO₂/OLC的HOR(质比)活性比Pd−CeO₂/CB、Pd/OLC和Pd/CB分别显著提高4.2(8.1)、13.2(29.6)和15(78.5)倍。在加速耐久性测试中，Pd−CeO₂/OLC具有最佳的扩散系数(D)和非均相速率常数(k)。

3）在以氢为燃料的阴离子交换膜燃料电池中，Pd−CeO₂/OLC在3.0 A cm⁻²时的峰值功率密度最高，为1.0W cm⁻²，而Pd−CeO₂/CB的峰值功率密度为0.9 W cm⁻²，Pd/OLC的峰值功率密度为0.6 W cm⁻²，Pd/CB在0.1 A cm−2时的峰值功率密度仅为0.05 W cm⁻²。

这些结果表明，Pd−CeO₂/OLC有望成为一种高性能、耐用的AEMFC阴极材料。

参考文献

Jimodo J. Ogada, et al, CeO₂ Modulates the Electronic States of a Palladium Onion-Like Carbon Interface into a Highly Active and Durable Electrocatalyst for Hydrogen Oxidation in Anion-Exchange-Membrane Fuel Cells, ACS Catal. 2022

DOI: 10.1021/acscatal.2c01863

https://doi.org/10.1021/acscatal.2c01863