过渡金属化物涂有Pt原子层作为氧降解反应的低成本,高度稳定的电催化剂
Xinlong Tian1, Junming Luo1, Haoxiong Nan1
1The Key Laboratory of Fuel Cell Technology of Guangdong Province & the Key Laboratory of New Energy Technology of Guangdong Universities, School of Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology , Guangzhou 510641, China.
Journal of the American Chemical Society
|January 23, 2016
概括
研究人员在化支上开发了一种新的低催化剂,用于聚合物电解质膜燃料电池. 这种先进的催化剂显著提高了氧降解反应活性和耐久性,解决了关键的商业化挑战.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 催化剂
背景情况:
- 聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC) 由于高 (Pt) 成本,催化剂降解和碳支持腐蚀而面临商业化障碍.
- 开发高效和耐用的电催化剂对于推进PEMFC技术至关重要.
- 过渡金属化物提供了一个有前途的替代品,因为它们的可调性特性和无碳支的潜力.
研究的目的:
- 开发一种新的低催化剂,用于PEMFC中的氧降解反应 (ORR).
- 对二化物纳米颗粒的Pt性能和耐久性进行研究.
- 解决高Pt负载,催化剂降解和PEMFC中碳支腐蚀的挑战.
主要方法:
- 通过将几层原子沉积在二化纳米颗粒上,合成一种新型催化剂.
- 电化学表征,以评估催化剂的氧降解反应 (ORR) 的性能.
- 加速降解测试 (1万个潜在循环) 和传输电子显微镜 (TEM) 来评估稳定性和结构完整性.
主要成果:
- 与商业Pt/C相比,新型催化剂的质量活性增加了400%和ORR的特异性活性增加了200%.
- 催化剂表现出极好的稳定性和耐用性,在10,000个潜在循环后,性能损失最小.
- 在测试后,TEM分析证实了催化剂的结构完整性,这是由于Pt的超高分散和强大的TiNiN支.
结论:
- 在TiNiN支持下开发的低Pt催化剂为PEMFC提供了卓越的ORR活性和耐用性.
- 超高的Pt分散和与TiNiN支持的协同效应是催化剂增强性能的关键.
- 这种无碳催化剂设计为降低成本和提高燃料电池技术的商业可行性提供了可行的策略.
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