プラチナ-鉛-ビスムート/プラチナ-ビスムート・コア/シェル ナノプレートは,直接のアシド酸化触媒のための完全な脱水経路を達成する
Xinrui Hu1, Zhengyi Xiao1, Weizhen Wang2
1State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces, College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China.
新しいプラチナ-鉛-ビスムート/プラチナ-ビスムート・コア/シェルナノプレートを開発し,直接のアシド燃料電池 (DFAFC) で高度に活性的で選択的なアシド酸化反応 (FAOR) を行いました. これらの触媒は商業的な選択肢を大幅に上回り 商業化への道を切り開いています
科学分野:
- 電気化学
- 材料科学
- カタリシス
背景:
- アリ酸酸化反応 (FAOR) のための効率的な触媒の開発は,直接のアリ酸燃料電池 (DFAFC) にとって極めて重要です.
- プラチナ (Pt) ベースの触媒は,直接脱水路への高い活性と選択性を達成することが重要な課題です.
- CO中毒と低選択性は,現在のFAOR触媒の性能を阻害する.
研究 の 目的:
- 強化されたFAORのための新しいPtベースのコア/シェルナノプレートを設計し,合成する.
- 膜電極組立 (MEA) でこれらの新しい触媒の触媒活性,選択性,耐久性を調査する.
- 構造と活動の関係と性能の改善のメカニズムを解明する.
主な方法:
- 表面不均一なPtPbBi/PtBiコア/シェルナノプレート (NP) の合成
- サイクルボルトメトリーとクロノアンペロメトリーを含む電気化学的特徴.
- 機械学的研究のためのインシット・フーリエ変換赤外線スペクトロスコーピー (FTIR) とX線吸収スペクトロスコーピー (XAS).
- 単一の直接アシド燃料電池 (DFAFC) 装置での試験
主要な成果:
- PtPbBi/PtBi NPは,これまでにない特異性と質量活動 (25.1 mA cm−2と7.4 A mgPt−1) を示し,Pt/Cを大幅に上回った.
- 触媒は CO 吸収が弱い直接脱水経路に対して高い選択性を示した.
- DFAFCで最大電力密度161.5mWcm−2を達成し,10時間以上の安定性を示した.
- PtPbBiとPtBiの間の電子相互作用が示され,PtBiの殻はCO中毒を効果的に軽減しました.
結論:
- 開発されたPtPbBi/PtBiコア/シェルナノプレートはFAORの高度に活性で選択的な触媒です.
- ユニークなコア/シェル構造と組成は,直接脱水化経路を促進し,COに対する触媒耐性を高めます.
- これらの発見は,DFAFCの触媒設計における重要な進歩であり,100%の直接反応選択性と商業化の可能性を示しています.
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