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Ru‐MnO Heterostructure Clusters Toward Efficient and CO‐Tolerant Alkaline Hydrogen Oxidation Reaction
Advanced Energy Materials ( IF 24.4 ) Pub Date : 2024-11-09 , DOI: 10.1002/aenm.202404266 Shaoqing Zhang, Renjie Ren, Jing Cao, Dezheng Zhang, Jingsen Bai, Ce Han, Li Xiao, Lin Zhuang, Ping Song, Weilin Xu
Advanced Energy Materials ( IF 24.4 ) Pub Date : 2024-11-09 , DOI: 10.1002/aenm.202404266 Shaoqing Zhang, Renjie Ren, Jing Cao, Dezheng Zhang, Jingsen Bai, Ce Han, Li Xiao, Lin Zhuang, Ping Song, Weilin Xu
Designing efficient and CO‐tolerant catalysts for hydrogen oxidation reaction (HOR) in anode is one of the challenges for alkaline exchange membrane fuel cells in practical application. Herein, Ru‐MnO heterostructure with two adjacent clusters supported on commercial carbon (BP 2000) (denoted as Ru‐MnO/C) is designed to accelerate the sluggish kinetics of alkaline HOR. The cluster–cluster heterostructure interface modifies the electronic structure of Ru sites with electron transfer from Ru to MnO, then optimizes the adsorption of intermediates on Ru sites. Consequently, this catalyst exhibits high catalytic HOR activities in alkaline media with high exchange current density (3.71 mA cm−2 ) and mass activity (0.78 A mgRu −1 ). Meanwhile, the alkaline exchange membrane fuel cell delivers a specific peak power density (PPD) of 7.0 W mg−1 Ru under H2 /O2 condition, which is higher than that of most reported catalysts. More importantly, the catalyst also demonstrates the remarkable stability and CO‐tolerance. This work presents the superiority of cluster–cluster heterostructure interface toward efficient HOR, which is expected to further enlighten the design of advanced catalysts for electrocatalysis.
中文翻译:
Ru-MnO 异质结构聚集至高效且耐 CO 的碱性氢氧化反应
为负极中的氢氧化反应 (HOR) 设计高效且耐 CO 的催化剂是碱换膜燃料电池在实际应用中面临的挑战之一。在此,具有两个由商业碳 (BP 2000) 支撑的相邻团簇的 Ru-MnO 异质结构(表示为 Ru-MnO/C)旨在加速碱性 HOR 的缓慢动力学。簇-簇异质结构界面通过电子从 Ru 到 MnO 的电子转移改变 Ru 位点的电子结构,然后优化中间体在 Ru 位点上的吸附。因此,该催化剂在具有高交换电流密度 (3.71 mA cm-2) 和质量活性 (0.78 A mgRu-1) 的碱性介质中表现出高催化 HOR 活性。同时,碱交换膜燃料电池在 H2/O2 条件下提供 7.0 W mg−1Ru 的比峰值功率密度 (PPD),高于大多数已报道的催化剂。更重要的是,该催化剂还表现出卓越的稳定性和 CO 耐受性。这项工作提出了团簇-团簇异质结构界面对高效 HOR 的优越性,有望进一步启发先进的电催化催化剂设计。
更新日期:2024-11-09
中文翻译:
Ru-MnO 异质结构聚集至高效且耐 CO 的碱性氢氧化反应
为负极中的氢氧化反应 (HOR) 设计高效且耐 CO 的催化剂是碱换膜燃料电池在实际应用中面临的挑战之一。在此,具有两个由商业碳 (BP 2000) 支撑的相邻团簇的 Ru-MnO 异质结构(表示为 Ru-MnO/C)旨在加速碱性 HOR 的缓慢动力学。簇-簇异质结构界面通过电子从 Ru 到 MnO 的电子转移改变 Ru 位点的电子结构,然后优化中间体在 Ru 位点上的吸附。因此,该催化剂在具有高交换电流密度 (3.71 mA cm-2) 和质量活性 (0.78 A mgRu-1) 的碱性介质中表现出高催化 HOR 活性。同时,碱交换膜燃料电池在 H2/O2 条件下提供 7.0 W mg−1Ru 的比峰值功率密度 (PPD),高于大多数已报道的催化剂。更重要的是,该催化剂还表现出卓越的稳定性和 CO 耐受性。这项工作提出了团簇-团簇异质结构界面对高效 HOR 的优越性,有望进一步启发先进的电催化催化剂设计。