Doping‐Modulated Strain Enhancing the Phosphate Tolerance on PtFe Alloys for High‐Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cells

材料科学 掺杂剂 质子交换膜燃料电池 化学工程 磷酸 磷酸盐 吸附 兴奋剂 金属间化合物 无机化学 复合材料 燃料电池 冶金 有机化学 化学 光电子学 工程类 合金
作者
Wei Li,Dongdong Wang,Tianyang Liu,Tao Li,Yagang Zhang,Yucheng Huang,Shiqian Du,Chung‐Li Dong,Zhijie Kong,Yafei Li,Shanfu Lu,Shuangyin Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:32 (8) 被引量:91
标识
DOI:10.1002/adfm.202109244
摘要

Abstract In high‐temperature proton exchange membrane fuel cells (HT‐PEMFCs), the poisoning of Pt by phosphoric species severely affects the kinetics of the oxygen reduction reaction, which restricts their commercialized application. Herein, for the first time, the phosphate tolerance of PtFe ordered intermetallic alloys is enhanced by a doping‐modulated strain strategy via employing a low amount of Cu as a dopant to boost HT‐PEMFCs. This Cu doping facilitates the formation of compressive strain in PtFe crystals, consequently altering the electronic structure of electrocatalysts and then benefiting for weakening the adsorption energy between phosphoric acid and Pt surfaces. In addition, the high temperature phosphate adsorption tests also reveal that the dopant of Cu in Pt based electrocatalysts can improve the tolerance of phosphoric acid. The HT‐PEMFCs assembled by those cathodic electrocatalysts with the low‐Pt loading of 0.5 mg Pt cm −2 achieve a preeminent peak power of 793.5 and 432.6 mW cm −2 under the condition of H 2 –O 2 and H 2 –air atmosphere, respectively, or nearly 1.53 and 1.34 times higher as compared with commercial Pt/C electrocatalysts. Moreover, those electrocatalysts also exhibit robust stability under harsh condition in H 2 –O 2 atmosphere with negligible activity loss for at least 100 h, exceeding most of other reported ORR electrocatalysts.
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