低コストで高度に安定したPtの原子層でコーティングされた移行金属窒素は,酸素還元反応のための電気触媒である

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• カタリシス

背景:

• ポリマー電解質膜燃料電池 (PEMFC) は,高いプラチナ (Pt) のコスト,触媒の分解,および炭素サポートの腐食のために商業化障害に直面しています.
• 効率的で耐久性の高い電気触媒の開発は,PEMFC技術の進歩に不可欠です.
• トランジション・メタル・ニトリドは,調整可能な性質と,炭素のないサポートの可能性により,有望な代替品を提供します.

研究 の 目的:

• PEMFCにおける酸素還元反応 (ORR) のための新しい低プラチナ触媒を開発する.
• タイタン・ニッケル・バイナリ・ナノ粒子の性能と耐久性を調査する.
• PEMFCにおける高Pt負荷,触媒の分解,および炭素支柱の腐食の問題に対処するためです.

主な方法:

• 数層のプラチナ原子をチタン・ニッケル・バイナリ・ニトリドナノ粒子に堆積させることで,新しい触媒を合成する.
• 酸素還元反応 (ORR) のための触媒の性能を評価するための電気化学的特徴付け.
• 安定性と構造的整合性を評価するために,加速分解試験 (10,000 回の潜在サイクル) と伝送電子顕微鏡 (TEM) を行う.

主要な成果:

• 新種の触媒は,商用Pt/Cと比較して,質量活性が400%以上,特定の活性が200%以上増加した.
• 触媒は優れた安定性と耐久性を示し,10,000回の潜在サイクル後に最小限の性能損失を示した.
• TEM分析は,Ptの超高分散と堅固なTiNiN支持に起因する,試験後の触媒の構造的整合性を確認した.

結論:

• TiNiNのサポートで開発された低Pt触媒は,PEMFCの優れたORR活性と耐久性を提供します.
• Ptの超高分散とTiNiNのサポートによるシナージ効果は,触媒の性能の向上の鍵です.
• 燃料電池技術のコストを削減し 商業的な可動性を向上させるための 実行可能な戦略です