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北大夏定國(guó)JACS：首次報(bào)道！PIFCC-HEI助力燃料電池

來源：時(shí)間：2023-06-07 09:25:32 瀏覽：1769次

第一作者：Guang Feng和Fanghua Ning

通訊作者：夏定國(guó)教授

通訊單位：北京大學(xué)

DOI: 10.1021/jacs.3c00868

研究背景

開發(fā)高效的燃料電池催化劑對(duì)可再生能源轉(zhuǎn)化和實(shí)現(xiàn)碳中和具有重要意義。其中，多組分高熵合金催化劑引起廣泛關(guān)注，但已報(bào)道的高熵合金催化劑基本為無序固溶合金。結(jié)構(gòu)有序的高熵金屬間納米催化劑理化性質(zhì)更優(yōu)異，但是由于其合成需要高的煅燒溫度以克服從無序到有序轉(zhuǎn)變的能壘而未見報(bào)道?；诖?，北京大學(xué)夏定國(guó)教授團(tuán)隊(duì)首次報(bào)道了具有超高活性面的結(jié)構(gòu)有序PtIrFeCoCu高熵金屬間納米顆粒（PIFCC-HEI NPs），該催化劑同時(shí)對(duì)ORR反應(yīng)和H₂/O₂燃料電池展現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。

文章要點(diǎn)

1、作為ORR電催化劑，PIFCC-HEI/C在電壓為0.85 V時(shí)達(dá)到了7.14 A mg_{noble metals}^-1的超高質(zhì)量活性，并且在60000次電位循環(huán)中展現(xiàn)出優(yōu)異的耐久性。

2、以PIFCC-HEI/C作為正極的燃料電池在1.0 bar的背壓下可以提供1.73 W cm^?2的超高峰值功率密度，并且運(yùn)行80 h后幾乎沒有工作電壓衰減，是已報(bào)道燃料電池中性能最好。的

3、密度泛函理論（DFT）計(jì)算結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PIFCC-HEI/C在ORR和燃料電池中的優(yōu)越性能歸功于超高活性的(001)面。

圖文展示

圖1.結(jié)構(gòu)有序PIFCC-HEI NPs的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和組成表征

圖2. PIFCC-HEI NPs的原子結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)表征

圖3. PIFCC-HEI/C電催化ORR性能

圖4. PIFCC-HEI/C在PEMFCs中的實(shí)際性能

圖5. PIFCC-HEIs對(duì)ORR的作用機(jī)理

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