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设计具有优异催化活性和低传质阻力的燃料电池催化剂载体
Nature Communications ( IF 14.7 ) Pub Date : 2022-10-18 , DOI: 10.1038/s41467-022-33892-8 Muhammad Naoshad Islam 1 , Abdul Bashith Mansoor Basha 1 , Vinayaraj Ozhukil Kollath 1 , Amir Peyman Soleymani 2 , Jasna Jankovic 2 , Kunal Karan 1
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更新日期:2022-10-18
Nature Communications ( IF 14.7 ) Pub Date : 2022-10-18 , DOI: 10.1038/s41467-022-33892-8 Muhammad Naoshad Islam 1 , Abdul Bashith Mansoor Basha 1 , Vinayaraj Ozhukil Kollath 1 , Amir Peyman Soleymani 2 , Jasna Jankovic 2 , Kunal Karan 1
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当催化剂与阴极催化剂层中的离聚物接触时,氧还原反应 (ORR) 活性的莫名降低和意外的 O 2传质阻力阻碍了低铂含量聚合物电解质燃料电池 (PEFC) 的发展。在这项研究中,我们介绍了一种自下而上设计的具有内在氮掺杂的球形碳载体,它允许 Pt 催化剂均匀分散,其可重现地表现出 638 ± 68 mA mg Pt -1的高 ORR 质量活性在膜电极组件中在 0.9 V 和 100% 相对湿度 (RH) 下。碳载体表面上均匀分布的氮功能表面基团促进了高离聚物覆盖率,直接由高分辨率电子显微镜和几乎与湿度无关的双层电容证明。碳表面的亲水性似乎确保了在广泛的 RH 范围内操作的高活性和性能。具有挑战性的大碳载体(~135 nm)与有利的离聚物薄膜结构相结合的范例,最近假设是由离聚物的离子部分和催化剂载体的氮官能团的相互作用引起的,导致前所未有的低局部氧传输超低 Pt 负载 (34 ± 2 μg) 的电阻 (5.0 s cm -1 )Pt cm -2 )催化剂层。
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