讓燃料電池測試更智能
通過封裝 L10-PtCo 和 L12-Pt3Co 金屬間化合物實現(xiàn)低鉑燃料電池的超高活性和耐用性
理化(香港)有限公司2024年度論文獎勵計劃入選論文
在氫能發(fā)展進程中,傳統(tǒng)鉑催化劑昂貴的使用成本限制了燃料電池技術(shù)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。催化劑作為氫燃料電池電堆的核心部件之一,成本占比30%。因此,降低鉑載量及開發(fā)非鉑新型催化材料,備受業(yè)界關(guān)注。
近日,中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所邢巍研究員課題組在國際期刊《Small》發(fā)表題為《Ultra-High Activity and Durability of Low-Platinum Fuel Cells Enabled by Encapsulation of L10-PtCo and L12-Pt3Co Intermetallic Compounds》重磅論文(JCR一區(qū),IF:13.3),該論文研為新型催化劑材料開發(fā)提供了新的技術(shù)思路。
論文報告了一種新型結(jié)構(gòu)合金催化劑,其特點是鉑-鈷金屬間化合物具有鉑皮,并被共價有機框架(COF)衍生的碳載體包裹。這種獨特的結(jié)構(gòu)將合金誘導(dǎo)的應(yīng)變效應(yīng)和保護性封裝結(jié)合在一起,在 0.02 mgPt cm-2 的超低鉑載量條件下就能產(chǎn)生卓越的催化活性和穩(wěn)定性。這種催化劑在燃料電池測試中表現(xiàn)出 1.77 W cm-2 的峰值功率密度。它表現(xiàn)出了 2.15 A mgPt-1(@0.9 V)的最高質(zhì)量活性,是商用 Pt/C(0.40 A mgPt-1)的 5.38 倍。更重要的是,使用這種新型催化劑組裝的燃料電池顯示出卓越的耐久性,在 0.8 A cm-2 條件下循環(huán) 100,000 次后,電壓僅下降 9.9 mV,質(zhì)量活度保持率為 85%(1.83 A mgPt-1),遠超DOE在2025年設(shè)定的質(zhì)量活性(ME)目標(0.44 AmgPt-1),是它的4.2倍。值得注意的是,在氫氣-空氣條件下,運行230小時后,0.6V時的電流密度僅有略微下降。
第一作者:李宮
論文期刊:《Small》
論文分區(qū):JCR一區(qū)
影響因子:13.3
論文單位:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所邢巍研究員課題組
論文DIO:
https://doi.org/10.1002/smll.202407163
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