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    多相催化研究:PtRu催化剂与氮掺杂碳载体的协同促进HOR!
    来源: 时间:2023-09-14 14:15:41 浏览:1576次

    第一作者:Weiyan Ni

    通讯作者:胡喜乐教授、William E. Mustain

    通讯单位:瑞士洛桑联邦理工学院,美国南卡罗来纳大学

    DOI: 10.1038/s41929-023-01007-1



    研究背景


    氢氧化物交换膜燃料电池(HEMFC)是一种具有潜在经济效益的能源转换技术。目前最先进的HEMFCs需要高负载量的铂族金属(PGM)催化剂,特别是用于氢氧化反应(HOR)。然而,高成本限制了其进一步发展。PGMs与其他金属(Fe、Co、Ni和Mo等)合金化或掺杂,或沉积在氧化物表面以产生强的金属-支撑相互作用,很少材料在质量活度和本征活性方面优于基准PtRu合金。此外,界面水已被确定为影响HOR/HER动力学的重要因素,但水-催化剂的界面相互作用在很大程度上是非共价的,不能被催化剂的电子结构所调节。基于此,瑞士洛桑联邦理工学院胡喜乐教授和美国南卡罗来纳大学William E. Mustain等人发现了一种多孔氮掺杂碳(pN-C)作为PGM基HOR催化剂的优良载体。对比碳黑负载的催化剂,PGM/ pN-C催化剂具有更高的HOR活性。



    文章要点


    要点1本文开发了一种多组分协同的PtRu/多孔氮掺杂碳催化剂(Pt0.25Ru0.75/pN-C)作为活性HOR催化剂碱性介质,比以前的基准PtRu/C高出两倍以上。

    要点2实验表征结果揭示了pN-C载体的多重作用。Pt单原子(SAs)在含Pt催化剂中创造了良好的界面水结构。优化后的多孔氮掺杂碳负载型PtRu HOR催化剂(PtRu/pN-C)在碱性条件下具有较高的本征活性和质量活性。

    要点3低负载量PtRu/pN-C HOR催化剂在使用较低的PGM负载和零背压的情况下,比美国能源部(DOE)2022年的目标(1 A cm-2)高出50%。



    图文展示


     

    图1.催化剂合成与表征

     

    图2.催化剂的X射线光谱表征

     

    图3. HOR机理研究

     

    图4.最优PtRu/pN-C催化剂的电化学测试

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    12条评论
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    全部 3小时前 四川
    文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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