Forskare från Institute of Process Engineering (IPE) vid den kinesiska vetenskapsakademin och Nanjing Normal University rapporterade nyligen en strategi för att öka den elektrokatalytiska prestandan hos palladium (Pd) i etanoloxidationsreaktion, den centrala anodiska reaktionen av direkta etanolbränsleceller (DEFC), erbjuder ett rationellt koncept för att finkonstruera ytan på elektrokatalysatorer som används i högeffektiva energiomvandlingsenheter och mer.

Studien publicerades i Cell Rapporter Fysisk Vetenskap den 1 mars.

DEFC med etanol som bränsle har fördelen av hög energitäthet, låg toxicitet och enkel användning. Dock, Bristen på aktiva och robusta elektrokatalysatorer för anodisk etanoloxidation hindrar kommersialiseringstakten.

Vanligtvis, Au@Pd-nanopartiklar med en kärnskalskonstruktion har högre aktivitet och stabilitet under etanol-elektrooxidation än Pd-partiklar ensamma. Tyvärr, det större galleravståndet hos Au skapar dragpåkänning i tunna Pd-skal, vilket äventyrar deras katalytiska prestanda genom att stärka absorptionen av giftiga reaktionsmellanprodukter på deras ytor.

"En rationell design som fullt ut drar fördel av kärn-skal-arkitekturer och samtidigt hämmar gitterdrageffekten i Pd-skal inducerad av Au-kärnor skulle definitivt vara gynnsam för att ytterligare förbättra deras prestanda vid elektrooxidation av etanolmolekyler, " sa prof. Yang Jun från IPE, motsvarande författare till studien.

Forskarna demonstrerade detta koncept genom att koppla legeringseffekter med kärnskalskonstruktion för att optimera ytorna på Pd-skal för att uppnå högeffektiv etanol-elektrooxidation.

Forskarna legerade Fe-atomer till tunna Pd-skal för att kompensera för deras gitterexpansion. Elektrokemiska utvärderingar visar att kärna-skalet Au@FePd-nanopartiklar som framställts på detta sätt uppvisar den högsta massaktiviteten och den specifika aktiviteten för katalysering av etanol-elektrooxidation som någonsin observerats i ett alkaliskt medium.

"Nästa, vi kommer att optimera ett antal parametrar, t.ex., storleken på kärnan, tjockleken på legeringsskalet, och sammansättningen av övergångsmetaller i legeringsskal, " sa prof. Yang. På detta sätt, forskarna hoppas kunna skapa fler elektrokatalysatorer med högre effektivitet och lägre kostnad för att driva utvecklingen av direkta alkoholbränsleceller.