Double-Shell Confinement Strategy Enhancing Durability of PtFeTi Intermetallic Catalysts for the Oxygen Reduction Reaction

金属间化合物 氧还原反应 催化作用 耐久性 材料科学 还原(数学) 壳体(结构) 氧气 化学工程 化学 冶金 复合材料 物理化学 电化学 工程类 有机化学 几何学 合金 数学 电极
作者
Sumin Chen,Lai-Ke Chen,Na Tian,Sheng-Nan Hu,Shuangli Yang,Jun‐Fei Shen,Jingxiao Tang,De‐Yin Wu,Mingshu Chen,Zhi‐You Zhou,Shi‐Gang Sun
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:14 (22): 16664-16672 被引量:25
标识
DOI:10.1021/acscatal.4c04779
摘要

The development of Pt-based catalysts with enhanced activity and stability for the oxygen reduction reaction (ORR) is crucial for fuel cell applications. Pt-M (M = Fe, Co, Ni, Cu, etc.) catalysts exposed to prolonged acidic environments in fuel cells suffer from the leaching of transition metals, leading to accelerated catalyst degradation. Here, we present a double-shell confinement strategy to stabilize ORR catalysts by introducing a Ti-rich layer beneath the Pt skin. This design aims to prevent the leaching of Fe atoms, thus protecting the inner PtFeTi intermetallic structure. The resistance of Ti to acid and corrosion allows it to act as a physical protective layer, inhibiting the leaching of Fe and stabilizing the ordered structure of the internal PtFeTi intermetallic. Density functional theory calculations support that the Ti layer can effectively elevate the vacancy formation energy of Fe, thereby enhancing the structural stability. Mass activity (MA) of the double-shell L10-PtFe0.6Ti0.4/P–C catalyst is up to 1.04 A mgPt–1. Even after 30,000 potential cycles of accelerated durability test, the MA decreases by only 13.5%. As the fuel cell cathode catalyst, it achieves a peak power density of 1.10 W cm–2, and the voltage drop at 0.8 A cm–2 is only 14 mV after 30,000 square-wave potential cycles. These performance metrics surpass the DOE 2025 target and exceed the stability data of many of the representative catalysts. Moreover, this double-shell confinement strategy is also applicable to PtCo-based and PtNi-based catalysts, demonstrating its broad applicability.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
隐形曼青应助类囊体薄膜采纳,获得10
刚刚
小星星完成签到 ,获得积分10
刚刚
orixero应助夏远航采纳,获得10
刚刚
刚刚
乔1完成签到 ,获得积分10
1秒前
科研通AI2S应助uu采纳,获得10
1秒前
2秒前
H小姐完成签到,获得积分20
2秒前
真实的咖啡完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
公备完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
轻松盼雁发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
yueang发布了新的文献求助10
3秒前
大气的草莓完成签到,获得积分10
3秒前
菠萝西米露完成签到,获得积分10
4秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
4秒前
隐形曼青应助zml采纳,获得10
4秒前
丘比特应助单申奥采纳,获得10
4秒前
4秒前
5秒前
May完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
十一发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
南吕二七完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
FashionBoy应助张志超采纳,获得10
6秒前
6秒前
热心的血茗完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
Akim应助菠萝冰棒采纳,获得10
7秒前
灵巧墨镜完成签到,获得积分20
7秒前
隐形的故事完成签到 ,获得积分10
7秒前
ausb完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
优秀的听白完成签到,获得积分20
8秒前
慢慢来发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
高分求助中
Theoretical Modelling of Unbonded Flexible Pipe Cross-Sections 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
《药学类医疗服务价格项目立项指南(征求意见稿)》 880
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
3rd Edition Group Dynamics in Exercise and Sport Psychology New Perspectives Edited By Mark R. Beauchamp, Mark Eys Copyright 2025 600
1st Edition Sports Rehabilitation and Training Multidisciplinary Perspectives By Richard Moss, Adam Gledhill 600
Digital and Social Media Marketing 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5619979
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4704479
关于积分的说明 14928024
捐赠科研通 4760640
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2550712
邀请新用户注册赠送积分活动 1513458
关于科研通互助平台的介绍 1474498