具有原子分散位的PtNi-W/C,用于在质子交换膜燃料电池设备中的增强ORR

科学领域:

• 电化学 电化学 电化学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 催化剂是一种催化剂.

背景情况:

• 质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 的性能在很大程度上依赖于电极催化剂微结构,特别是在低催化剂负载下.
• 开发高效的催化剂对于推进燃料电池技术和降低成本至关重要.

研究的目的:

• 设计和合成一个新的混合电催化剂与原子分散的站点,以提高PEMFC性能.
• 研究单原子在改善质子运输和催化活性方面的作用.

主要方法:

• 采用两步合成方法,在碳支上创建PtNi-W合金纳米晶体,其中具有原子分散的W位点.
• 催化剂在膜电极组件 (MEA) 中作为超低负载 (0.05 mg_Pt cm^{-2) 的阴极进行了测试.}
• 进行了理论计算,以了解原子水平上的催化机制.

主要成果:

• 混合电催化剂在极低负载下,与商业Pt/C相比,在峰值功率密度上提高了64.4%.
• 碳表面的原子分散的W位点形成了质子酸位点,形成了一个扩展的质子运输网络.
• 理论计算显示,单原子W通过促进*OOH中间体的形成和转化有利的能量来促进界面级联催化.

结论:

• 这种新的混合电催化剂设计,采用单原子,有效地解决了PEMFC在设备层面的性能瓶.
• 这种原子级工程方法为开发下一代燃料电池催化剂提供了一个有希望的策略.