PEM燃料電池における質量効率の高い耐久性のある酸素還元反応触媒のための超薄ナノチューブ構造
Jieyuan Liu1, Shiyuan Liu1, Fangzheng Yan1
1School of Materials Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100191, P. R. China.
Journal of the American Chemical Society
|October 5, 2022
まとめ
超薄ホリーナノチューブ (UHT) 構造のプラチナ合金触媒は,陽子交換膜燃料電池における課題を克服する. これらの新しい触媒は高い活性と耐久性を達成し,効率的なエネルギー変換のための米国エネルギー省の目標を満たしています.
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- カタリシス
背景:
- プラチナベースの触媒は,陽子交換膜燃料電池の酸素還元反応に不可欠です.
- 高質量活性と耐久性を同時に達成することは,現在の触媒にとって大きな課題です.
研究 の 目的:
- 質量活性と耐久性を高める新しいプラチナ合金触媒を開発する.
- 超薄ホリーナノチューブ (UHT) 構造化触媒の構造-特性関係を調査する.
主な方法:
- 超薄ホリーナノチューブ (UHT) 構造のPt-M (M = Ni,Co) 合金触媒の合成
- 触媒構造,表面積,元素組成の特徴づけ
- 燃料電池条件下での質量活動と耐久性を評価するための電気化学試験.
主要な成果:
- UHT構造のPt-M触媒は,超薄壁 (2-3 nm) を表し,自立した薄い触媒層 (<1 μm) を形成した.
- ユニークなナノチューブ構造は効率的な質量移転と 100%の表面曝露を容易にし,プラチナ原子の利用を最大化しました.
- 合金効果とナノチューブ構造は,高固有の活性と分解に対する耐性を有した (例えば,オストワルド熟成).
- 触媒は,負荷とスタートストップサイクルのための米国エネルギー省の大量活動と二重耐久性の目標を成功裏に満たしました.
結論:
- 超薄ホリーナノチューブ (UHT) 構造のPt-M合金触媒は,高性能の陽子交換膜燃料電池のための有望な戦略を提供します.
- 開発された触媒は,例外的な原子効率と長期的な安定性を示し,現在の電触媒技術の主要な制限に対処しています.
- この研究は,優れた性能と耐久性を備えた高度な電気触媒を作るための新しい構造設計原理を提供します.
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