超低负载的-燃料电池催化剂分散在Zn-N物种中 - 注碳
Pin Meng1, Wei Zheng1, Hongda Shi1
1Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale, Department of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei, 230026, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|April 21, 2024
概括
新的-催化剂 (Ru6Ir/Zn-N-C) 在离子交换膜燃料电池 (AEMFC) 中显著提高了氧化. 这一突破推动了低基金属 (PGM) 催化剂开发,以实现高效的AEMFC.
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:
- 开发低负载基金属 (PGM) 催化剂对于商业化离子交换膜燃料电池 (AEMFC) 至关重要,特别是用于氧化反应 (HOR).
- 目前的催化剂在降低PGM负载时实现高效率方面面临挑战.
研究的目的:
- 合成和评估新的PGM催化剂,以增强AEMFC中的HOR活性.
- 调查催化机制并确定有助于提高性能的因素.
主要方法:
- 在Zn-N物种合碳 (Ru6Ir/Zn-N-C) 的支持下合成-化物纳米粒子.
- 催化剂的质量活动和交换电流密度的电化学表征.
- 使用开发的催化剂对AEMFC的性能测试.
- 溶剂和溶解物同位素分离的应用,以探测HOR运动过程.
主要成果:
- 与商业Pt/C相比,Ru6Ir/Zn-N-C表现出明显更高的质量活性 (5.87 A mgPGM-1) 和交换电流密度 (0.92 mA cm-2).
- 使用Ru6Ir/Zn-N-C的AEMFC实现了1.50W cm-2的峰值功率密度,超过了商业PtRu催化剂的性能.
- 催化剂满足了美国能源部的PGM负载目标,显示出出色的功率负载比率.
- 动力学研究表明,HOR反应受到H2O和OH−吸附的影响.
结论:
- Ru6Ir/Zn-N-C催化剂为AEMFC中低PGM负载提供了一个有希望的解决方案,实现了卓越的HOR性能.
- 提升的键网络连接性和优化的吸附能被认为是催化剂高活性的关键因素.
- 这项工作为更具成本效益和效率的AEMFC技术铺平了道路.
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