氧气溢出在支持的Pt集群上,用于抗CO中毒的氧化氧化
Di Shen1,2, Fanfei Sun2, Zhijian Liang1
1Key Laboratory of Functional Inorganic Materials Chemistry, Ministry of Education of the People's Republic of China, Heilongjiang University, Harbin, 150080, China.
这项研究引入了一种用于质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 的新型电催化剂,可显著增强氧化反应 (HOR),同时提高对一氧化碳 (CO) 中毒的耐受性.
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:
- 质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 需要高效的电催化剂来进行氧化反应 (HOR).
- 减少 (Pt) 的负载,同时保持高活性和CO耐受性,对于推进PEMFC技术至关重要.
- 二氧化碳中毒仍然是一个重大挑战,阻碍了PEMFCs的长期表现.
研究的目的:
- 设计和合成一种具有减少 Pt 负荷的新型电催化剂,以提高 HOR 活性和 CO 耐受性.
- 研究Pt集群和W3O/WC异构结构之间的协同效应,以提高燃料电池性能.
- 评估电催化剂在二氧化碳污染条件下的性能及其对PEMFC实际应用的潜力.
主要方法:
- 一个空洞的碗形W3O/WC异构结构的合成.
- 在W3O/WC异构结构上加载1.7%重量%的Pt集群.
- 电催化剂的电化学表征,包括HOR活性和CO剥离电压测量.
- 使用开发的电催化剂对PEM燃料电池 (PEMFC) 的性能测试.
主要成果:
- W3O/WC异构结构促进了电子与Pt的移位,降低了HOR屏障并加速了CO氧化.
- 来自W3O的氧溢出效应增强了和CO的氧化,通过水解离补充了网状氧气.
- 由此产生的电催化剂在50mV时达到469Ag-1的质量活性,甚至在2000ppm的CO时也表现出显著的抗毒性.
- 配备这种催化剂的PEMFC达到1.63W cm−2的峰值功率密度,具有持续的抗CO中毒性能.
结论:
- 在W3O/WC异构电催化剂上开发的Pt集群为PEMFC中的低Pt负载,高活性和CO耐受性HOR提供了有前途的解决方案.
- 异构结构的协同电子和催化效应是克服二氧化碳中毒和提高燃料电池整体效率的关键.
- 这项工作通过解决关键性能限制,为更持久和更具成本效益的PEMFC铺平了道路.
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