探测支孔径对Pt/C催化剂三相接口的探测影响,通过分子动态模拟
Qiong Xiang1,2, Shangkun Jiang1,2,3, Jin Liu1,2
1State Key Laboratory of Advanced Chemical Power Sources (Chongqing University), Chongqing 400044, China.
ACS applied materials & interfaces
|January 27, 2025
概括
优化碳支孔的大小是燃料电池催化剂的关键. 较小的孔隙通过改善离子体的分布和运输来提高 (Pt) 催化剂的利用率,这对于高效的能量转化至关重要.
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:
- 在燃料电池中有效利用催化剂对于性能至关重要.
- 涉及催化剂,电解质和气/液相的三相接口 (TPI) 决定了燃料电池的效率.
- 了解碳支形态的作用对于优化TPI至关重要.
研究的目的:
- 研究碳支孔大小对 (Pt) 催化剂TPI的影响.
- 分析孔径对离子体分布,质子和气体/液体运输以及Pt活性位点利用的影响.
- 确定最佳的碳支结构,以提高燃料电池性能.
主要方法:
- 采用了分子动力学 (MD) 模拟.
- 使用密度函数理论 (DFT) 的计算.
- 检查了具有不同孔径和Pt粒子位置 (孔内与表面) 的中孔碳支.
主要成果:
- 与表面支持的Pt相比,碳孔内的Pt粒子 (Pt/PC) 显示出改善的Nafion离子体分布和减少的Pt封装.
- 增加孔径增强了质子运输通道,但有可能阻断氧气扩散.
- Pt/PC-8nm模型显示出最高的Pt利用率和交换电流密度.
结论:
- 碳支孔的大小显著影响燃料电池中的TPI和催化剂利用.
- 质子和气体/液体运输之间的平衡对于最大限度地利用Pt至关重要.
- 设计最佳的碳支,如PT/PC-8nm系统,对于推进燃料电池技术至关重要.


