超高性能燃料電池カトド用のコバルト窒素で埋め込まれたPtCoインターメタリックナノ触媒

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• カタリシス

背景:

• 安定した活性酸素還元電触媒は燃料電池の効率的な性能に不可欠です.
• 現在の触媒は,運用条件下での耐久性と活動性に問題があります.

研究 の 目的:

• コバルト・ニトリドを高度な電解剤として組み込み,高度にオーダーされたプラチナ・コバルト (Pt-Co) 合金を開発する.
• 燃料電池における酸素還元反応の活性,安定性,耐久性を評価する.

主な方法:

• コバルト・ニトリドを埋め込んだインターメタルコア・シェルのPt-Co合金合成.
• 0.9Vでの質量活動測定と加速耐久性試験 (30,000回) を含む電気化学試験.
• 燃料電池の実用的な条件下での電気化学的表面積保持と電圧損失の分析

主要な成果:

• Pt-Co合金触媒は,0.9Vで0.88A mg_Pt^-1の初期質量活性を示した.
• 電気化学的表面積の損失は9%のみで3万回の潜在サイクル後に71%の保持を達成しました.
• 米国エネルギー省の2025年目標を超えた 前例のない安定性と最小の電圧損失を示した.

結論:

• Pt-Coコアにおける原子の順序を調整することで 格子構成を最適化し 酸素減少運動を加速します
• 埋め込まれたコバルトニトリドは,コバルト溶解を防ぐことで安定性を高め,優れた電気触媒耐久性をもたらします.
• この構造工学の戦略は,エネルギー変換のための高性能で耐久性の高いPtベースの触媒の設計のための経路を提供します.