在质子交换膜燃料电池中集成PtCo金属间与高度石墨化碳,实现持久的氧气电还原
Bing Wu1,2, Haolan Yang3, Longbin Li4
1Key Laboratory of Fluorine and Silicon for Energy Materials and Chemistry of Ministry of Education, College of Chemistry and Materials, Jiangxi Normal University, Nanchang, 330022, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|February 12, 2025
概括
这项研究引入了一种新的PtCo金属间催化剂 (O-PtCo@GCoNC) 用于质子交换膜燃料电池. 催化剂表现出卓越的氧降解反应活性和耐用性,超过了燃料电池应用的当前标准.
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:
- 质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 需要高效的电催化剂来进行氧减少反应 (ORR).
- 开发强大的高性能ORR电催化剂仍然是PEMFC实际应用的重大挑战.
- 现有的催化剂往往缺乏足够的活性和长期稳定性.
研究的目的:
- 开发一个有序的PtCo金属间催化剂,提高ORR性能.
- 研究催化剂的核心外结构和碳支持对ORR活性和稳定性的协同效应.
- 评估催化剂在实际PEMFC应用中的潜力.
主要方法:
- 在石墨化碳载体上 (O-PtCo@GCoNC) 通过浸回火合成有序的PtCo金属间与富含Pt的外.
- 使用X射线光谱学进行表征.
- 电化学评估包括操作技术和理论计算.
主要成果:
- 由于协同作用,O-PtCo@GCoNC表现出明显增强的ORR活动和稳定性.
- 在0.9V下达到0.83A mgPt-1的质量活动,具有显著的耐用性 (在70,000个循环后下降了26.5%).
- PEMFC 阴极催化剂的峰值功率密度为 1.04 W cm-2,性能优于商业 Pt/C 催化剂,并达到 DOE 2025 目标.
结论:
- 开发的O-PtCo@GCoNC催化剂为PEMFCs提供了卓越的ORR性能和稳定性.
- 核心外PtCo金属间结构和石墨化碳支是增强催化性能的关键.
- 这种催化剂代表了燃料电池在实际和长期运行方面取得的重大进展.
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