Fe-N-Cは燃料電池用のプラチナナノ粒子の安定性を高める
Fei Xiao1, Yian Wang1, Gui-Liang Xu2
1Department of Chemical and Biological Engineering, The Hong Kong University of Science and Technology, Clear Water Bay, Kowloon999077, Hong Kong, China.
Journal of the American Chemical Society
|October 25, 2022
まとめ
鉄と窒素を添加した炭素 (Fe-N-C) は,プラチナ溶解を減らし,ナノ粒子の安定性を高め,燃料電池におけるプラチナベースの触媒の耐久性を大幅に改善します.
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- キャタリシス
背景:
- ポリマー電解質燃料電池は耐久性の高い電気触媒を必要とします.
- プラチナ基ナノ粒子は従来のカーボンブラックで耐久性が悪い.
- 鉄と窒素を添加した炭素 (Fe-N-C) は有望な代替材料として登場しています.
研究 の 目的:
- Fe-N-Cで支えられたプラチナナノ粒子の耐久性を商用Pt/Cと比較して評価する.
- Fe-N-Cの支柱に触媒の安定性を高めるメカニズムを調査する.
主な方法:
- 酸性および塩基性介質における電気化学的ポテンシャルサイクル
- プラチナ溶解を測定するインシット誘導結合プラズマ質量測定法 (ICP-MS).
- 密度関数理論 (DFT) の計算で,金属と基板の相互作用と電子構造を分析する.
主要な成果:
- Pt/Fe-N-Cは,Pt/Cと比較して優れた電気化学的表面積保持を示しています.
- プラチナの溶解率は,Pt/Fe-N-Cの3倍以下である.
- DFT計算では,Fe-N-Cで強い金属基板相互作用と酸化物の形成が減少していることが示されています.
結論:
- Fe-N-Cはプラチナナノ粒子をより安定的に支え,溶解を減らし耐久性を高めます.
- 強化された安定性は,強い金属基板相互作用とFe-N-Cの有利な電子特性に起因する.
- 燃料電池用の耐久性の高いプラチナ基電触媒の開発には,適切な炭素支柱の選択が不可欠です.
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