武理/佛山仙湖实验室AFM: Pt3Co中形成Pt-Te键，助力构建超高稳定性燃料电池

催化开天地 · 公众号 · 科技自媒体 · 2024-09-02 08:30

主要观点总结

本文介绍了一种利用气相沉积法制备Te-C载体，并成功合成Pt 3 Co/Te-C催化剂的方法。该催化剂具有强热稳定性和电化学稳定性，能够有效促进质子交换膜燃料电池的能量转换。文章还提到了该工作的关键成果，包括Pt 3 Co/Te-C催化剂的高活性、耐久性以及强金属-载体相互作用等特性。该工作为开发高活性和耐久性的Pt基催化剂提供了设计思路。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

介绍质子交换膜燃料电池的发展前景以及阴极催化剂在其中的重要性，指出Pt基阴极催化剂的高成本和低耐久性限制的大规模商业化，提出开发高活性的Pt基纳米颗粒的必要性。

关键观点2: 研究方法

武汉理工大学唐浩林和佛山仙湖实验室孟子寒等利用简单的气相沉积法制备了Te-C载体，并提出了Te锚定策略，成功合成具有强热稳定性和电化学稳定性的Pt 3 Co/Te-C催化剂。

关键观点3: 研究成果

Pt 3 Co/Te-C催化剂在燃料电池中表现出高活性（质量活性为0.50 A mg Pt -1 ）和耐久性（在旋转圆盘电极测试中比活度保持率为1.5%，在膜电极组件中质量活性保持率为74%）。同时，该研究为开发用于质子交换膜燃料电池的高活性和耐久性的Pt基催化剂提供了设计思路。

关键观点4: 服务介绍

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正文

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具有高能量密度的质子交换膜燃料电池(PEMFC)被认为是一种有前途的能量转换技术，其能够高效地将氢转化为电能，并且只产生无污染的水。由于氧还原反应(ORR)动力学缓慢，阴极催化剂的活性和耐久性决定了PEMFC的性能和寿命。负载在导电碳载体上的纳米Pt粒子已被证明可以提高ORR动力学。然而，Pt基阴极催化剂的高成本和低耐久性限制了PEMFC的大规模商业化。因此，有必要投入相当大的努力来开发高活性的Pt基纳米颗粒以促进质量活性和防止金属降解，但这仍然具有挑战性。

近日， 武汉理工大学唐浩林 和 佛山仙湖实验室孟子寒 等利用简单的气相沉积法制备了Te-C载体，并提出了一种Te锚定策略，成功合成具有强热稳定性和电化学稳定性的Pt ₃ Co/Te-C催化剂。

电子和配位结构表征以及密度泛函理论(DFT)的计算表明，Pt 4f和Co 2p在Pt ₃ Co/Te-C中的结合能发生了正向移动，促进了Pt-Te键的形成，进而增强了金属-载体相互作用，这有助于在高温退火过程中抵抗烧结和反应过程中保持稳定。同时，对Pt电子结构的调整优化了*OH的解吸，从而促进了Pt ₃ Co/Te-C的效能。