超安定な酸性水素電触媒のための近原子スケール超精密合金クラスター
Guanzhen Chen1, Wen Chen1, Ruihu Lu2
1Institute of Flexible Electronics (IFE) and Frontiers Science Center for Flexible Electronics, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710129, China.
Journal of the American Chemical Society
|September 29, 2023
まとめ
プラチナ・エルビウム (Pt-Er) 合金クラスターと単一の原子を持つ新しい二機能触媒は,酸性電解質における水素進化と酸化反応 (HERとHOR) の活性と耐久性を高め,従来のPt/C触媒の性能を上回ります.
科学分野:
- 電気化学
- 材料科学
- カタリシス
背景:
- 陽子交換膜 (PEM) 電解剤と燃料電池は,プラチナベースの (Pt) 触媒に依存しています.
- 現在のPt触媒は,低質量活性,低安定性,CO中毒などの課題に直面しています.
- 効率的な水素の生産と利用には,高度な触媒の開発が不可欠です.
研究 の 目的:
- 強化された水素進化と酸化反応 (HERとHOR) のための新しい二機能触媒の設計と評価.
- 酸性環境における電気触媒の活性,耐久性,およびCO耐性を改善する.
- Pt-Er合金クラスターと単一の原子のシネージ効果を探求する.
主な方法:
- Pt-Er合金クラスターと原子的に分散したPtとEr単一の原子を含む二機能触媒の合成.
- 酸性水素の進化と酸化反応における触媒の性能の電気化学的特徴.
- 高電流密度 (1000 mA cm−2) での長期安定性試験
主要な成果:
- Pt-Er触媒は,商用Pt/Cと比較して,HERの質量活動と回転頻度 (TOF) を著しく高めた.
- 1000 mA cm−2で1200時間以上稼働した例外的な安定性が観察された.
- 触媒はHORで優れた性能と優れたCO耐性を示した.
結論:
- 開発されたPt-Er二機能触媒は,酸性HERとHORのための従来のPtベースの触媒に有望な代替品を提供します.
- PtとErの相乗効果は,触媒の活性,安定性,CO耐性を高める.
- この研究は,工業用電流密度で耐久性のある低Pt負荷の電気触媒のための実行可能な戦略を提示しています.
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