操纵多孔网络的Pt-皮肤的Pt-Cu合金纳米圈,以实现高效的氧气减少
Yizhe Chen1, Xiao Zhao1, Huangli Yan2
1Institute for Sustainable Energy/College of Sciences, Shanghai University, Shanghai 200444, China.
Journal of colloid and interface science
|August 28, 2023
概括
研究人员开发了一种新的Pt-skin催化剂,用于燃料电池中的氧降解反应 (ORR). 这种PtCu-alloy@Pt-skin纳米结构显著提高了催化活性和稳定性,提高了燃料电池的性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 设计高效和稳定的电催化剂对于质子交换膜燃料电池 (PEMFCs) 来说至关重要.
- 氧降解反应 (ORR) 是燃料电池中的一个关键过程,需要高度活跃和耐用的催化剂.
- 基催化剂对ORR至关重要,但提高它们的性能和降低成本仍然是一个挑战.
研究的目的:
- 开发一种具有增强活性和稳定性的新型电催化剂,用于氧降解反应 (ORR).
- 在Pt-Cu合金纳米球上设计一种独特的Pt-skin结构,以提高燃料电池性能.
- 研究酸性减少剂对Pt皮肤形成和催化剂纳米结构的影响.
主要方法:
- 使用酸性还原剂 (甲酸) 和表面活性剂,合成Pt-Cu纳米球 (PtCuNSs) 的一个合成.
- 在PtCuNSs上的三原子层Pt皮肤的现场生长,形成PtCu-合金@Pt皮肤核心/外纳米结构.
- 使用X射线衍射 (XRD),X射线光电子光谱 (XPS) 和X射线吸收细结构 (XAFS) 进行表征,以确认结构和组成.
主要成果:
- 合成的PtCuNSs/C催化剂表现出一个由三个原子层组成的Pt皮肤和一个3D多孔网络结构.
- 为ORR. 实现了0.913V (vs. RHE) 的高半波潜力.
- 证明的质量活动和特异性活动分别是商业Pt/C的3.5和6.4倍.
- 燃料电池测试显示,其最大功率密度为1.2W cm-2和在40,000个循环中具有出色的稳定性.
结论:
- PtCu-alloy@Pt-skin核心/外纳米结构在增强ORR活动和稳定性方面非常有效.
- 酸性还原剂介导合成为燃料电池应用设计Pt-skin催化剂提供了一个简单的途径.
- 开发的催化剂在提高质子交换膜燃料电池的效率和耐用性方面显著有前途.
