商用Pt-Co/C燃料電池電触媒のナノスケール分解研究,同定位置スキャニング伝送電子顕微鏡を用いた高温

科学分野:

• 電気化学
• 材料科学
• ナノテクノロジー

背景:

• 陽子交換膜燃料電池 (PEMFC) は耐久性のある電触媒に依存しています.
• プラチナ基の合金には 重要な役割がありますが 燃料電池の寿命は 劣化によって制限されます
• 分解メカニズム,特に温度効果を理解することは,触媒の改善に不可欠です.

研究 の 目的:

• 商用Pt-Co/C電触媒の分解メカニズムをナノ粒子レベルで調査する.
• 触媒の分解における高温の役割を明らかにする.
• ナノスケールの構造変化と 電気化学的性能を相関させる

主な方法:

• ナノスケールのイメージングのために同一位置スキャン伝送電子顕微鏡 (IL-STEM) を利用した.
• 性能の特徴づけに用いる電気化学的方法
• 60°Cと室温で,米国エネルギー省のプロトコルに触媒を適用した.

主要な成果:

• 高温で,ネックリングと円周性の増加を含む,重要なナノ粒子再構成が観察されました.
• 凝結,溶解,再配置による表面エネルギー最小化が主要な分解要因として特定された.
• 内在の電気化学的性質の変化と相関するナノスケールの形態的変化.

結論:

• 高温はPt-Co/C電触媒の分解経路を加速する.
• ナノ粒子再構成はPEMFCにおける触媒の耐久性に大きく影響する.
• 燃料電池の性能を向上させるため,より堅牢な電気触媒の設計にインスピレーションを与えます.