在合金催化剂中的稀土唤起的地下氧物种使得耐用燃料电池成为可能
Liting Yang1,2, Jingsen Bai1,2, Nanshu Zhang1,2
1State Key Laboratory of Electroanalytical Chemistry, Laboratory of Advanced Power Sources, Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences, 130022, Changchun, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|December 21, 2023
概括
将稀土结合的地下氧原子引入-催化剂中,抑制了质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 的降解,增强了质子交换膜燃料电池的耐用性和活性. 这一突破解决了在重型车辆中广泛采用PEMFC的关键挑战.
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:
- 质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 面临着催化剂降解,限制了它们的性能和耐用性.
- 基于 (Pt) 的合金催化剂对PEMFCs至关重要,但遭受溶解和停用.
- 同时实现高质量活动和耐用性仍然是一个重大挑战.
研究的目的:
- 开发一种新的策略,以提高基于Pt的合金催化剂的耐用性.
- 通过延迟吸附氧和表面Pt原子之间的位置交换来抑制的溶解.
- 将稀土结合的地下氧原子引入基于Pt的催化剂.
主要方法:
- 采用高温驱动的过程,将加多-氧 (Gd-O) 二极体引入- (Pt3Ni) 合金中.
- 使用软硬的X射线吸收光谱仪,提供Gd-O双极结合的光谱证据.
- 为了评估催化剂性能,进行了加速耐久性测试 (40,000 个周期).
主要成果:
- 通过X射线吸收光谱学证实了Gd-O二极体在Pt3Ni中的成功结合.
- 经过修改的Gd-O-Pt3Ni催化剂表现出更高的额定功率 (0.93W/cm2) 和电流密度 (562.2mA/cm2在0.8V) 超过了重型车辆的DOE目标.
- 在耐久性测试后,质量活动保留达到1.04A/mgPt,是DOE 2025目标的2.4倍,归因于减弱的Pt-Oads相互作用和延迟的位置交换.
结论:
- 稀土结合地下氧原子的引入为稳定基于Pt的催化剂提供了一个新的范式.
- Gd-O-Pt3Ni催化剂在重型运输燃料电池中的实际应用具有显著的潜力.
- 这种方法有效地解决了阻碍PEMFCs广泛采用的关键障碍.
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