通过两步方法创建有利的Pt/Co接口,以构建高耐用性PtCo金属间燃料电池催化剂
Jiashun Liang1, Haoran Yu2, Michael J Zachman2
1Department of Energy, Environmental, & Chemical Engineering, Washington University in St. Louis, St. Louis, MO, 63130, USA.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|August 23, 2025
概括
一种新的两步合成产生了高度排序的L12-Pt3Co催化剂. 这种方法增强了质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 的分散和活性,在重型车辆条件下显示出出色的耐用性.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 催化剂
背景情况:
- 结构上有序的PtCo间金属是质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 的有希望的催化剂.
- 高温合成导致粒子聚合,降低了催化剂的性能.
- 现有的方法难以平衡高排序与良好的颗粒分散性和稳定性.
研究的目的:
- 开发一个两步合成L12-Pt3Co金属间的高排序和分散的超细颗粒.
- 提高PEMFC的催化活性和耐用性,特别是在重型车辆条件下.
- 克服高温合成的局限性,以实现有序的金属间催化剂.
主要方法:
- 一个两步合成,涉及ZIF-8衍生碳支器上的Pt纳米颗粒的初始分散.
- 用氨基酸进行第二个吸附步骤以调整Pt-Co接口并促进Co扩散.
- 通过温和的热处理 (<800°C) 形成有序的L12-Pt3Co结构.
- 在重型车辆 (HDV) 模拟条件下使用膜电极组件进行评估.
主要成果:
- 成功合成了L12-Pt3Co金属间结构,并增加了排序度和分散的超细颗粒.
- 与PtCo固体溶液合金相比,实现了增强的催化活性和稳定性.
- 在HVD条件下,经过15万次电压循环后,仅在0.7V下损失7%,保持1.35A cm-2.
结论:
- 开发的两步合成有效生产高度有序,稳定和活跃的L12-Pt3Co催化剂.
- 这种方法克服了与传统高温方法相关的粒子聚合问题.
- 催化剂在PEMFC中具有很大的实际应用潜力,特别是在苛刻的HV使用中.
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