Machine Learning‐Guided Design of L1 0 ‐PtCo Intermetallic Catalysts: Zn‐Mediated Atomic Ordering

金属间化合物 材料科学 催化作用 阴极 烧结 空位缺陷 工作(物理) 纳米颗粒 质子交换膜燃料电池 Atom(片上系统) 纳米技术 化学工程 电化学 燃料电池 理论(学习稳定性) 曲面(拓扑) 原子半径 化学物理 原子力显微镜 合理设计 原子单位 光电子学 金属 冶金
作者
HyunWoo Chang,Jae Hyun Ryu,KwangHo Lee,JeongHan Roh,Sang Cheol Lee,Junu Bak,Dongwon Shin,MinJun Kim,Hyunwoo Yang,won bo Lee,EunAe Cho
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:16 (11) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/aenm.202505211
摘要

ABSTRACT Promotion of atomic ordering in Pt‐based intermetallic compounds (IMCs) is a proven strategy to enhance catalytic activity and durability, for the cathode catalysts in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). However, achieving higher atomic ordering typically requires elevated temperature annealing, which induces nanoparticles (NPs) sintering and surface area loss, resulting in a challenge for catalyst design. Here, we demonstrate that Zn incorporation in L1 0 ‐PtCo IMCs promotes the ordering, endowing the enhanced stability and activity. Machine learning interatomic potential (MLIP) simulations reveal that Zn lowers vacancy formation energies and modifies atomic migration, thereby accelerating ordering during annealing. These results are validated experimentally by X‐ray‐based analyses. Electrochemical measurements show that L1 0 ‐Zn‐PtCo/ZnNC achieves a mass activity (MA) of 1.76 A mg Pt −1 at 0.9 V RHE , outperforming Pt/C (0.24 A mg Pt −1 ). In single‐cell tests, it delivers 438 mA cm −2 at 0.7 V, surpassing Pt/C (293 mA cm −2 ). After 30 000 cycles, it retains 89.7% initial current density, compared with only 54.6% retention for Pt/C. By integrating ML‐guided design with experimental validation, this work establishes a rational strategy to engineer atomically ordered Pt‐based IMCs under practical conditions, advancing the development of efficient electrocatalysts.
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