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中科大,重磅Angew.!
来源: 时间:2024-05-27 10:12:11 浏览:1332次

第一作者:Ye-Hua WangYu YangFei-Yue Gao

通讯作者:高敏锐教授

通讯单位:中国科学技术大学

DOI: 10.1002/anie.202407613.



研究背景



氢燃料电池以其能量转换效率高、加注速度快、续驶里程长、零碳排放等优点,成为极具吸引力的汽车动力源。其中,阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)由于其碱性环境腐蚀性较小,可使用不含铂族金属(PGM-free)的催化剂。然而,在PGM(Pt、Pd等)催化剂上,负极氢氧化反应(HOR)的动力学在碱性介质中比在酸性介质中慢约100倍,且其来源仍存在争议。基于此,中国科学技术大学高敏锐教授团队报道了以镍-钨(Ni-W)合金为模型催化剂对碱性HOR电催化的新进展。



文章要点



1、研究发现,Ni-W合金催化剂的反应活性与Ni: W比值密切相关,其中最佳的Ni17W3合金表现出固有的碱性HOR活性。实验和理论研究表明,与W合金化可以调整Ni中的未配对电子,调整零电荷和催化表面的电位,以有利于羟基吸附(OHad)。同时,OHad与钾离子(K+)协同作用,打破K+溶剂化鞘,留下自由的水分子,从而改善了氢键(H-键)网络的连通性。

2、测试发现,最佳的Ni17W3合金催化剂的碱性HOR活性优于最先进的铂/碳(Pt/C)催化剂,并且在10000次循环后稳定运行,衰变可以忽略不计。本发现提供了对合金HOR催化剂的新认识,并将指导下一代燃料电池催化剂的合理设计。



图文展示



图1.电化学HOR活性

图2.结构表征和表面分析

3.原位光谱研究

4.电子性质的研究

5. DFT计算

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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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