嵌入在半孔碳纳米纤维中的碳化物与Pt之间的强烈相互作用使得持久的氧气减少成为可能
Siwen Zhou1, Wentuan Bi2, Jujia Zhang2
1School of Materials Science and Engineering, Anhui University, Hefei, Anhui, 230601, P. R. China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|April 30, 2024
概括
新的碳化纳米纤维为质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 中的电催化剂提供了稳定,高性能的替代碳支,增强了氧降解反应 (ORR) 活性和耐用性.
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:
- 碳上的 (Pt) 是质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 的标准电催化剂.
- 传统的碳支器在高潜力下降解,降低燃料电池性能.
- 开发强大的催化剂支对于推进PEMFC技术至关重要.
研究的目的:
- 调查嵌入在半孔碳纳米纤维 (m-TiCN NFs) 中的碳化物作为Pt电催化剂的耐用替代支.
- 为了评估电化学活性和稳定性 Pt 支持m-TiCN NFs 氧降解反应 (ORR).
主要方法:
- 在碳纳米纤维 (m-TiCN NFs) 中嵌入的半孔碳化的合成.
- 在m-TiCN NF支上固定纳米粒子 (Pt NPs).
- 用循环电压测量和电化学阻抗光谱等技术对ORR活性和耐久性Pt/m-TiCN NF进行电化学表征.
- 使用美国能源部 (DOE) 协议下开发的催化剂制造和测试PEMFC.
主要成果:
- m-TiCN NFs在高潜力下提供了出色的稳定性,并与 Pt NPs产生强烈的相互作用.
- Pt/m-TiCN NFs显著增强ORR活性和耐久性,在50,000个循环后电化学表面积 (ECSA) 损失<5%.
- 使用 Pt/m-TiCN NF 的 PEMFC 实现了 1.22 W cm-2 的峰值功率密度,在 DOE 协议下,在 30,000 个循环后,仅以 3% 的损失保持性能.
结论:
- m-TiCN NFs是PEMFC中的Pt电催化剂的一个有希望的耐腐蚀支材料.
- 强大的Pt-支持相互作用和m-TiCN NF固有的稳定性导致优越的ORR性能和燃料电池耐用性.
- 这项工作为开发下一代电催化剂提供了可行的策略,用于高效且持久的燃料电池应用.
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