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从而大幅裁汰寿命转念资本金沙乐娱场

发布日期:2024-07-04 04:55    点击次数:68

第一作家:彭博念念, Zeyan Liu

通信作家:黄昱、Alessandro Fortunelli

通信单元:加州大学洛杉机分校、意大利国立筹划委员会

彭博念念,本科毕业于武汉大学,博士毕业于好意思国加州大学洛杉矶分校,导师为段镶锋教育/黄昱教育,现为好意思国西北大学Edward H. Sargent院士团队博士后。

论文速览

铂(Pt)纳米催化剂关于促进质子交换膜燃料电板中的阴极氧陈述反映是必不成少的,关联词在活性和经久性之间存在折衷。

本筹划成效遐想了一种新式的铂基纳米催化剂,该催化剂由稀疏镶嵌的氧化钴簇(CoOx)和铂(Pt)纳米粒子构成(CoOx@Pt)。这种遐想垄断了Pt与氧化物之间的强互相作用,使得催化剂在不殉难活性的情况下,具有高结构和化学经久性。

CoOx@Pt纳米催化剂在膜电极组件中阐述出高开动质地活性1.10 A mgPt−1,额定功率密度1.04 W cm−2,以及Pt垄断率10.4 W mgPt−1。在经过加快应力测试后,它暴表示极高的经久性,质地活性保捏率为88.2%,电流密度为0.8 A cm−2时电压亏空仅为13.3 mV,额定功率亏空仅为7.5%。这种经久性不错提供15,000小时的长预期寿命,从而大幅裁汰寿命转念资本。

图文导读

图1:燃料电板的架构和CoOx@Pt/C催化剂的遐想。

质子交换膜和催化剂层构成MEA,CoOx@Pt核壳纳米催化剂的遐想上风,如强金属-氧化物互相作用,减少金属融化,以及改善电子传输。

图2:CoOx@Pt/C催化剂的合成和结构表征。

催化剂的均匀分别性,平均粒径尺寸,以及Co和Pt元素的散布情况。此外,通过STEM-EELS和XPS表征证据了CoOx在Pt纳米粒子里面的稀疏分别。

图3:CoOx@Pt/C、c-PtCo/C和c-Pt/C催化剂的MEA性能对比。

不同催化剂在H2/O2和H2/空气测试中的肇端和规矩寿命的质地活性(MA),额定功率密度,Pt垄断率,以及在不同电流密度下的电压亏空。畸形强调了CoOx@Pt/C催化剂在经久性测试中的不凡性能。

图4:催化剂在MEA中的大小散布、构成和CO剥离分析。

不同催化剂在动手和规矩寿命时的粒径尺寸变化,Pt质地亏空,以及Co含量的变化。这些分析揭示了CoOx@Pt/C催化剂在阻碍Pt融化和粒径增长方面的上风。

图5:模拟恶果展示了代表性全局最小(GM)构型。

Pt78、Pt77Co和Pt77CoO6纳米催化剂的原子建立、变成能、功函数和氧吸附能量散布。这些模拟恶果讲明了CoOx@Pt/C催化剂在抗氧化融化和Ostwald熟化历程中的高明白性。

追想预想

本筹划斥地的CoOx@Pt/C纳米催化剂在燃料电板中展现出不凡的性能和经久性。通过镶嵌CoOx簇,不仅增强了Pt的电子结构,擢升了催化活性,还显赫擢升了催化剂的明白性。

施行和模拟恶果均证实了CoOx@Pt/C纳米催化剂具有高热力学明白性和减少的氧化融化倾向。在MEA测试中,CoOx@Pt/C催化剂结束了高的质地活性、额定功率密度和Pt垄断率,以及在经过30,000次方波AST后的高经久性,这些性能均优于现存的开首进的催化剂和好意思国动力部(DOE)的权衡蓄意。

预想CoOx@Pt/C催化剂大概支撑燃料电板长达15,000小时的使用寿命,这为裁汰燃料电板系统的终生资本提供了要紧冲突,并为擢升质子交换膜燃料电板(PEMFCs)的交易可行性,畸形是关于重型应用,提供了紧迫后劲。

文件信息

标题:Embedded oxide clusters stabilize sub-2 nm Pt nanoparticles for highly durable fuel cells

期刊:Nature Catalysis

DOI:10.1038/s41929-024-01180-x金沙乐娱场



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