燃料电池催化剂层与纳米颗粒通过喷到液体基板上合成

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术 纳米技术
• 电化学 电化学 电化学

背景情况:

• 纳米粒子是质子交换膜燃料电池中的关键催化剂.
• 传统的合成方法可能涉及污染物和前体.
• 喷雾沉积在液体基板上提供了一个更清洁的合成路线.

研究的目的:

• 提出一种用于合成支持纳米颗粒的新方法,使用磁铁喷射在液态聚乙烯甘醇 (PEG) 上.
• 在随后的热处理步骤中研究纳米粒子增长.
• 为了评估合成的纳米颗粒的催化性能,用于减少氧的反应.

主要方法:

• 在磁力电机上喷白金到液体聚乙烯甘醇 (PEG).
• 喷射纳米颗粒的热处理,以便将其附着在碳支上.
• 传输电子显微镜 (TEM) 用于纳米粒子表征.
• 电化学测量以评估氧降解反应 (ORR) 的催化活性.

主要成果:

• 在热处理过程中观察到的Pt纳米粒子增长,由碳支和PEG的降解性质促进.
• 在热处理后,获得了Pt纳米颗粒 (2.5 ± 0.8 nm和6.7 ± 1.8 nm) 的双模尺寸分布.
• 合成的Pt纳米颗粒显示出ORR的优异特异活性 (1.75 mA/cm² _Pt) 和质量活性 (0.27 A/mg_Pt).
• 性能指标超过了商业Pt/C催化剂,并与批量Pt值相匹配.

结论:

• 这项研究展示了一种可扩展的方法,用于生产高性能,碳支持的Pt催化剂纳米粒子.
• 热处理可以控制纳米粒子的生长和附着,从而提高催化效率.
• 这种方法为开发高效材料利用的先进燃料电池催化剂提供了一个有前途的途径.