从种子到细胞:通过种子介导合成PtNiIr或ORR纳米催化剂来提高PEMFC的性能和耐久性

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) 提供高效的绿色能源,但由于氧减少反应 (ORR) 动力学缓慢而面临挑战.
• 对于ORR所需的高 (Pt) 负载增加了成本,降低了效率,阻碍了PEMFC的广泛采用.
• 基于Ternary Pt的合金纳米催化剂,如PtNiX,显示了增强ORR活动的希望.

研究的目的:

• 合成和评估新的三元-- (PtNiIr) 电催化剂,以提高ORR性能.
• 研究种子介导合成和各种碳支对催化剂活性和耐久性的影响.
• 在工作条件下分析催化剂降解机制.

主要方法:

• 使用种子介导方法合成三元PtNiIr纳米催化剂.
• 催化剂沉积在不同的碳支材料 (多孔与固体碳) 上.
• 使用膜电极组件 (MEA) 测试和在线感应合等离子体质谱 (ICP-MS) 进行降解分析进行性能评估.

主要成果:

• 与非种子介导的同行相比,种子介导的PtNiIr催化剂表现出更高的活性和耐用性.
• 在多孔碳上支的催化剂表现出由于纳米粒子透到孔内而提高了性能和稳定性.
• ICP-MS分析证实金属溶解是降解途径,与观察到的稳定性趋势相关.

结论:

• 种子介导合成对于开发高度活性和耐用的PtNiIr ORR电催化剂是有效的.
• 多孔碳支物显著提高了PEMFCs中的催化剂性能和寿命.
• 催化剂的组成和支相互作用是影响燃料电池运行期间材料稳定的关键因素.