Ru-NPs/WCx的强烈金属支相互作用促进性燃料电池和电解剂的性进化和氧化
Panpan Sun1, Run Jiang1, Zelong Qiao1
1State Key Laboratory of Organic-Inorganic Composites, Beijing University of Chemical Technology, Beijing, P. R. China.
开发无催化剂对于离子交换膜燃料电池 (AEMFC) 来说至关重要. 这项研究介绍了WCx支持的Ru纳米粒子 (Ru-NPs/WCx),它们对性氧化反应 (HOR) 显示出高活性和耐用性.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 在离子交换膜燃料电池 (AEMFC) 中开发性氧化反应 (HOR) 的无催化剂仍然是一个重大挑战.
- 需要有效的催化剂来降低成本并提高AEMFC的性能.
研究的目的:
- 报告一种新的WCx支持的Ru纳米粒子 (Ru-NPs/WCx) 电催化剂,用于性HOR.
- 评估Ru-NPs/WCx催化剂在H2-空气AEMFC和水电解 (AEMWE) 中的性能和耐用性.
主要方法:
- 通过WCx支持的Ru纳米粒子 (Ru-NPs/WCx) 的合成.
- 在H2-空气AEMFC和AEMWE中的催化剂的电化学表征.
- 密度函数理论 (DFT) 计算以了解催化机制.
主要成果:
- 在低金属负载下,Ru-NPs/WCx催化剂表现出高质量活性 (3.13 mgPGM-1@0.65V) 和特定峰值功率密度 (2.55 W mgPGM-1).
- 基于Ru-NPs/WCx的AEMFC观察到超过210小时的优异耐用性.
- 在AEMWE中,Ru-NPs/WCx催化剂只需要1.73V才能达到工业电流密度为1A cm-2.
结论:
- Ru纳米粒子与WCx支之间的强相互作用在Ru中产生了电子缺乏状态,优化了中间吸附.
- 这种缺电子状态增强了HOR和进化反应 (HER) 的性能.
- 设计具有强金属相互作用的支是开发耐用的性HOR电催化剂的可行策略.
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