Tvärsnittsbilder av SEM (a, b) och BSEM (c) av Pt/TaO x katalysator på GC-elektrod
En av utmaningarna för kommersialiseringen av polymerelektrolytbränsleceller (PEFC) är utvecklingen av nya katodkatalysatorer för syrereduktionsreaktionen (ORR) som uppvisar överlägsen aktivitet och hållbarhet än konventionella platina (Pt)-katalysatorer (Pt/C).
Här, Zaenal Awaludin, Takeo Ohsaka, och kollegor vid Institutionen för elektronisk kemi rapporterar utvecklingen av TaO x (tantaloxid) nanopartiklar täckta Pt-nanopartiklar (Pt/TaO x ) som har högre aktivitet och hållbarhet än en Pt-katalysator ensam.
Pt/TaOx-katalysatorn har en unik struktur som består av en TaOx-kapslad Pt-nanopartiklar. Pt/TaOx-strukturerna framställdes genom elektroavsättning av TaOx-nanopartiklar följt av Pt-nanopartiklar på glasartade kolelektroder (GC).
Den elektrokemiskt aktiva ytarean (ECAS) av TaO x -capped Pt nanopartiklar katalysator är ungefär en fjärdedel av Pt/C, men dess ORR-aktivitet är nästan jämförbar med den för Pt/C och dess hållbarhet är cirka 8 gånger högre jämfört med Pt/C.
Den unika sammansättningen av TaO x -capped Pt nanopartikelkatalysator där Pt-nanopartiklarna dimensionsstabiliseras av den porösa TaO x ramverk skulle kunna förhindra att Pt-nanopartiklarna aggregerar och löses upp. Den ökade ORR-aktiviteten tillskrivs faktorer som inkluderar en gynnsam adsorption av O 2 molekyler för 4e-ORR som ett resultat av en spillover-effekt som kan lindra förgiftningseffekten av OHad-arter på Pt-ytan; sänka det lokala pH-värdet i närheten av Pt-nanopartiklar; och elektronisk interaktion mellan Pt-nanopartiklar och TaO x .
Schematiska illustrationer av (a) TaO x -capped Pt-nanopartikel inom en TaO x ramverk, (b) bindningsbildning av Ta med GC och Pt, och (c) O 2 adsorption på Pt-TaO x yta
TaO x -capped Pt nanopartiklar har en dimensionellt stabil struktur och förväntas vara en lovande elektrokatalysator för ORR i PEFC.
