通过添加陶纳米颗粒来提高Pt/C电催化剂耐用性的有效途径,以促进Pt重置

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:

• 纳米粒子增长是聚合物电解质膜 (PEM) 燃料电池和水电解剂中基于的电催化剂稳定性的一个主要限制.
• 保持催化剂性能和寿命对于高效的能量转换技术至关重要.

研究的目的:

• 研究陶纳米颗粒添加剂在催化剂油墨中的使用,以提高碳支持 (Pt/C) 电催化剂的电化学稳定性.
• 评估不同陶添加剂 (TiN,ATO,TiO2) 和它们的负载在加速应力测试 (AST) 中对催化剂性能的影响.

主要方法:

• 气体扩散电极 (GDE) 的制备与陶纳米颗粒添加剂 (5,10,15 wt%) 的不同负载.
• 评估电化学性能,包括初始电化学表面积 (ECSA) 和液体电池中AST期间的稳定性.
• 使用X射线光电子谱学 (XPS) 分析纳米粒子的稳定性,溶解和相互作用.
• 在单细胞电解装置中测试最佳催化剂.

主要成果:

• 化 (TiN) 成为一种最佳的添加剂,在1600个循环中提高了约40%的稳定性.
• 添加TiN有效地通过凝聚和奥斯瓦尔德成熟抑制了纳米粒子聚合.
• 在AST期间观察到白金溶解的减少,而不会影响初始ECSA.
• 陶纳米颗粒作为重新沉积的核化场所,表明强大的Pt-陶相互作用.

结论:

• 添加特定的陶纳米颗粒,特别是TiN,是一种简单且可扩展的方法,可以提高Pt/C电催化剂的耐用性.
• 这种方法有效地减轻了的降解机制,从而提高了燃料电池和电解器的长期稳定性.
• 这些发现为燃料电池和电解器行业的利益相关者提供了一个实际的策略,以提高催化剂的寿命.