Synergistic effect of Pt-Ni dual single-atoms and alloy nanoparticles as a high-efficiency electrocatalyst to minimize Pt utilization at cathode in polymer electrolyte membrane fuel cells

电催化剂 合金 电解质 阴极 纳米颗粒 化学工程 材料科学 对偶(语法数字) 燃料电池 聚合物 化学 电化学 纳米技术 电极 冶金 复合材料 物理化学 工程类 艺术 文学类 生物化学
作者
Thanh Duc Le,Mohammad Jamir Ahemad,Dong‐Seog Kim,Byeong-Hyeon Lee,Geun‐Jae Oh,Gi‐Seung Shin,N. Lakshmana Reddy,Vandung Dao,Tuong Van Tran,Yeon‐Tae Yu
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:634: 930-939 被引量:35
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2022.12.061
摘要

Pt-Ni (111) alloy nanoparticles (NPs) and atomically dispersed Pt have been shown to be the most effective catalysts for oxygen reduction reaction (ORR) in polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) as well as less expensive compared to pure Pt NPs. To meet reaction kinetic demands and minimize the Pt utilization at cathode in PEMFCs, we propose a novel electrocatalyst composed of dual single-atoms (Pt, Ni) and Pt-Ni alloy NPs dispersed on the surface of N-doped carbon (NDC); collectively, PtNiSA-NPS-NDC. The optimized PtNiSA-NPS-NDC catalyst displays excellent mass activity and durability compared to commercial Pt/C. Electrocatalytic measurements show that the PtNiSA-NPS-NDC catalyst, with a metal loading of 4.5 wt%, exhibited distinguished ORR performance (E1/2 = 0.912 V) through a 4-electron (4e-) pathway, which is higher than that of commercial 20 wt% Pt/C (E1/2 = 0.857 V). The DFT simulations indicate Pt-Ni alloy NPs and PtNiN2C4 atomic structure are the mobile active sites for ORR catalytic activity in PtNiSA-NPS-NDC. As a cathode catalyst in PEMFC, the Pt utilization efficiency in the PtNiSA-NPS-NDC catalyst is 0.033 gPt kW-1, which is 5.6 times higher than that of commercial Pt/C (0.185gPt kW-1). Therefore, the consumption of precious metals is effectively minimized.
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
YF_1987完成签到,获得积分20
刚刚
予尔发布了新的文献求助10
刚刚
Lc发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
快快发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
泊頔完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
不期而遇完成签到 ,获得积分10
2秒前
阿米不吃菠菜完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
4秒前
科研通AI6.3应助吴小树采纳,获得10
4秒前
4秒前
vatttee完成签到,获得积分20
5秒前
流星雨完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
充电宝应助机智苗采纳,获得10
6秒前
幸福航空完成签到,获得积分20
6秒前
6秒前
CodeCraft应助ywjuan采纳,获得10
6秒前
6秒前
椛鈊发布了新的文献求助10
6秒前
CodeCraft应助夏wx采纳,获得10
6秒前
1111完成签到,获得积分10
7秒前
开心的金完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
写论文的完成签到,获得积分10
8秒前
小崔读研完成签到 ,获得积分10
8秒前
candy发布了新的文献求助50
8秒前
8秒前
8秒前
ningmengcao发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
高高水完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
10秒前
高分求助中
(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
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6442470
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8256290
关于积分的说明 17581157
捐赠科研通 5500951
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2900496
邀请新用户注册赠送积分活动 1877515
关于科研通互助平台的介绍 1717257