超薄型RhドープPtナノワイヤに基づく酸素減少反応に対する驚くべき活性と耐久性の達成
Hongwen Huang1, Kan Li1, Zhao Chen1
1Hefei National Laboratory for Physical Sciences at the Microscale, Key Laboratory of Strongly-Coupled Quantum Matter Physics of Chinese Academy of Sciences, Department of Chemical Physics, University of Science and Technology of China , Hefei, Anhui 230026, PR China.
Journal of the American Chemical Society
|May 26, 2017
まとめ
酸素還元反応 (ORR) の高活性で耐久性の高い電解剤として,新しいRhドーピングプラチナ (Pt) ナノワイヤを開発しました. これらの触媒は商業的な選択肢を大幅に上回り 燃料電池の高度な応用への道を切り開いています
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- ナノテクノロジー
背景:
- 酸素還元反応 (ORR) のための効率的な電気触媒の開発は,燃料電池技術にとって極めて重要です.
- プラチナ基の触媒は有効ですが,原子利用量が低く耐久性が悪い.
研究 の 目的:
- ORRのための強化された質量活動と耐久性を持つ新しい電気触媒を設計する.
- 触媒の性能に影響を与える構造的および電子的性質を調査する.
主な方法:
- 2nm未満の厚さのRh-ドープされたPtナノワイヤの合成.
- 質量活動と耐久性の評価を含む電気化学試験
- 拡張X線吸収微細構造 (EXAFS) 分析を用いた特徴付け
- 密度関数理論 (DFT) を用いた理論的計算.
主要な成果:
- 商用Pt/Cと比較して,RhドーピングされたPtナノワイヤは,質量活性が7.8倍,特異活性が5.4倍高い.
- Pt/Cの72.3%に対して,10,000サイクル後に質量活動が9.2%しか低下しなかった.
- EXAFSとDFTは,RhドーピングされたPtにおける圧縮性ストレンスとリガンド効果が,ヒドロキシル吸収を最適化し,活性を増強することを明らかにした.
結論:
- 厚さ2nm未満のRhドーピングされたPtナノワイヤは優れたORR電気触媒を表しています.
- 性能の向上は,Pt原子の利用率の向上,電子構造の最適化,空白形成エネルギーの増加に起因する.
- この触媒の設計は 次世代の燃料電池に 期待を寄せています
