密集的基金属间纳米颗粒被限制在空洞的半孔碳中,用于持久的高功率重型燃料电池

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:

• 重型车辆 (HDV) 的燃料电池需要高度活跃和持久的氧减少反应 (ORR) 催化剂.
• 现有的基催化剂在活动,稳定性和大规模运输限制之间面临权衡.
• 目前的催化剂很难满足高功率密度和HV的长期运行要求.

研究的目的:

• 为稳定,高功率的HV燃料电池开发一种新的催化剂战略.
• 为了克服传统固体催化剂的局限性.
• 在燃料电池操作条件下提高ORR催化剂的活性和耐用性.

主要方法:

• 采用了联体调节的共同减少策略来合成-金属间化合物 (IMC) 纳米粒子.
• 在空心半孔碳 (HMC) 中实现了小 (~3 nm) 和有序的IMC纳米颗粒的高负载 (>50 wt%).
• 缩小了和前体之间的降解潜力差距,以增强金属间形成.

主要成果:

• 优化的H-L1₀-PtCo/HMC催化剂显示了高的Pt负载和粒子排序.
• 在HDV相关条件下,在0.7V时达到1.73 A cm-2的电流密度的异常ORR活动.
• 显示出出色的耐用性,在9万个循环后保持85%的性能,超过了美国能源部的目标.

结论:

• 开发的催化剂设计显著提高了HV燃料电池的ORR活动,稳定性和大规模运输效率.
• 密集,有序的IMC和有利于大众运输的HMC矩阵的组合是性能的关键.
• H-L1₀-PtCo/HMC代表了一个有前途的下一代阴极电催化剂,用于苛刻的HDV应用.