创新的纳米催化剂设计:通过在Pt纳米颗粒中嵌入稀疏分布的CoOx簇,利用强金属-氧化物相互作用增强催化剂的稳定性。
高活性和高耐久性:CoOx@Pt纳米催化剂在初始质量活性(MA)和额定功率密度方面表现优异,并在加速应力测试(AST)后保持了高水平的活性和耐久性。
实际应用中的优异表现:在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中,CoOx@Pt催化剂展示了高质量活性和高功率密度,远超商业Pt/C和PtCo/C催化剂。
深入的机理研究:通过实验和理论计算,揭示了嵌入的CoOx簇在抑制Pt原子溶解和Ostwald熟化过程中的关键作用。
(d) H₂/空气测试中的极化曲线和功率密度曲线,比较了c-PtCo/C和CoOx@Pt/C的性能。(e) H₂/空气测试中的电压损失对比。(f) 方波AST后的MA损失和功率损失对比。(g) 燃料电池主要性能指标对比,展示了CoOx@Pt/C催化剂在DOE目标和现有最先进催化剂中的优越表现。
展望
本研究通过在Pt纳米颗粒中嵌入CoOx簇,开发了一种高活性和高耐久性的燃料电池催化剂。实验和模拟计算结果表明,这种设计能够有效抑制Pt的溶解和Ostwald熟化过程,显著提高催化剂的稳定性。该催化剂在实际燃料电池测试中表现出色,超过了DOE的性能目标,展示了其在重型燃料电池应用中的巨大潜力。