酸化物を遮断する層を構成する高CO耐性ルイ基触媒
Tao Wang1, Lai-Yang Li1, Li-Na Chen1
1Collaborative Innovation Center of Chemistry for Energy Materials, State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces, Tan Kah Kee Innovation Laboratory, College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, PR China.
Journal of the American Chemical Society
|May 20, 2022
まとめ
二酸化チタン (Ru@RuO2/TiO2) にルテニウム酸化物でコーティングされた新しいルテニウム触媒は,燃料電池における一酸化炭素 (CO) 毒害に対する優れた耐性を示しています. この突破は水素電酸化触媒の 安定性と長寿性を高めます
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- キャタリシス
背景:
- 一酸化炭素 (CO) 毒は,特に水素酸化反応中の陽子交換膜燃料電池の性能と耐久性を大幅に制限する.
- 燃料電池技術の進歩と広範な採用を可能にするには,CO耐性電気触媒の開発が不可欠です.
研究 の 目的:
- 水素電酸化のためのCO中毒に対する耐性が向上した新しい触媒の設計と調査.
- 新しい触媒システムにおける観測されたCO耐性の背後にあるメカニズムを明らかにする.
主な方法:
- 酸化ルテニウムで覆われたルテニウムナノ粒子を二酸化チタン (Ru@RuO2/TiO2) で合成する.
- 回転円盤電極 (RDE) を用いた電気化学試験で,水素の電酸化活動とCO耐性を評価する.
- 長期にわたって1%のCO/H2環境での安定性試験
- 原子レベルでのCO吸収と拡散行動を理解するためのAIMDシミュレーション.
主要な成果:
- Ru@RuO2 / TiO2触媒は,従来のPtRu / C触媒と比較して約2桁の改善で,COの許容度が1〜3%であった.
- 触媒は50%のCO/H2で安定した動作を示し,約20%の活性部位は純粋なCOでも機能し続けました.
- AIMDのシミュレーションにより,水性金属酸化物殻は,CO酸化を促進するのではなく,閉じ込められた水を通してCOの拡散と吸収を抑制することを明らかにしました.
結論:
- Ru@RuO2/TiO2触媒は,水素電酸化のCO耐性を大幅に向上させています.
- CO耐性メカニズムは,二機能的な活動ではなく,酸化物阻害層に起因する.
- この酸化物阻害層のアプローチは,燃料電池のアプリケーションのための次世代の高CO耐性電気触媒の設計に有望な戦略を提供します.
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