Великие прорывы были сделаны в разработке новых катализаторов топливных элементов

Коммерческое применение топливных элементов с протонообменной мембраной ограничено медленной кинетикой восстановления кислорода катодом.

В настоящее время наиболее эффективной стратегией улучшения каталитической активности восстановления кислорода является оптимизация энергии связи между катализатором и кислородсодержащими частицами путем регулирования переходного металла M (M = Fe, Co, Ni, Cu и т. Д.) И легирование драгоценным металлом Pt, чтобы повысить каталитическую активность восстановления кислорода.

Недавние исследования показали, что межфазные катализаторы могут обеспечить еще один эффективный способ повышения каталитической активности восстановления кислорода по сравнению с поверхностными катализаторами.

Тем не менее, создание эффективных катализаторов интерфейса с новыми механизмами улучшения интерфейса по-прежнему представляет собой серьезную проблему.

Благодаря их высокой проводимости и теплопроводности, превосходной механической прочности, твердости, химической стабильности и коррозионной стойкости карбиды переходных металлов в последние годы привлекли к себе большое внимание.

Создание нового межфазного катализатора на основе комбинации PtM и карбида переходного металла остается огромной проблемой.

Чтобы решить эти проблемы, команда Го Шаоцзюня из технологической школы Пекинского университета разработала и разработала новую наночастицу ptfe-fe2c в форме гантели.

Наночастицы ptfe2c в форме гантелей были получены путем карбонизации наночастиц ptfe3o4 в форме гантелей.

Электрохимические испытания показали, что удельная активность и массовая активность восстановления кислорода в кислой среде катализатора достигла 3,53 мА · см2 и 1,50Amg1 соответственно, что в 11,8 и 7,1 раза выше, чем у коммерческой Pt / C, соответственно, и имела отличную электрохимическую стабильность. Активность 5000 циклических катализаторов практически не снизилась.

Команда также подсчитала, что эта уникальная структура имеет новый безбарьерный механизм переноса электронов на границе раздела, который больше способствует электрокаталитической реакции для улучшения электрокаталитической активности.

Этот безбарьерный межфазный механизм переноса электронов может быть распространен на другие электрокаталитические системы, такие как электрокаталитическое выделение водорода и электрокаталитическое восстановление перекиси водорода.

Удельная активность по выделению водорода катализатора в кислой среде достигла 28,2 мА · см2, что в 2,9 раза выше, чем у коммерческих Pt / C соответственно.

В зависимости от катализатора предел обнаружения электрохимического сенсора перекиси водорода достигает 2нМ.

Эта работа имеет важное значение для теоретического исследования электрокатализа и разработки новых высокоэффективных электрокатализаторов топливных элементов, а также дает новую идею для структурного проектирования следующего поколения высокоэффективных и недорогих электрокатализаторов.

Страница содержит содержимое машинного перевода.