Hydroxyl Reservoir in Metal‐Bond‐Weakened PtFeSn Nanowires for Efficient Fuel Cell Catalysis

材料科学 催化作用 电催化剂 化学工程 双功能 三元运算 阳极 甲醇 离解(化学) 氧气 阴极 吸附 金属 无机化学 羟基自由基 双金属片 激进的 氧化还原 纳米线 双功能催化剂 析氧 燃料电池 氧化物 动力学 过渡金属 合成气 氧还原 合金 反应中间体 纳米技术
作者
Tianci Wei,Tongbo Zhang,Fengyu Wu,Jie Chen,Yongsheng Yu,Zhonghong Xia,Yajing Qi,Xinyu Wang,Wen Huang,Chengwei Deng,Chunji Li,Jie Sheng,Weiwei Yang,Yongsheng Yu,Menggang Li
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.79328
摘要

ABSTRACT Constructing an effective hydroxyl reservoir to optimize adsorption behavior of Pt‐based catalysts toward oxygen/carbon‐containing intermediates represents a key challenge for enhancing the CO tolerance of the anodic methanol oxidation reaction (MOR) and the kinetics of the cathodic oxygen reduction reaction (ORR) in fuel cells. Herein, we propose a Sn‐incorporation‐induced hydroxyl reservoir strategy for boosting MOR/ORR bifunctional electrocatalysis through metal‐bond‐weakened PtFeSn ternary alloy nanowires. Oxophilic Sn weakens Pt‐Pt bonds, induces lattice expansion, reduces electron sharing, and d ‐band center downshift, thus promoting H 2 O dissociation and OH supply, and forming a dynamic hydroxyl reservoir that provides stable oxygen species for *CO removal and *OH desorption. Consequently, the optimized Pt 77 Fe 16 Sn 7 exhibits exceptional MOR activity (2.07 A mg Pt −1 and 2.16 mA cm −2 ), excellent CO tolerance, and long‐term stability. For ORR, it achieves a half‐wave potential of 0.928 V and mass activity of 1.55 A mg Pt −1 , outperforming Pt 76 Fe 24 and Pt/C. In practical fuel cell devices, Pt 77 Fe 16 Sn 7 achieves a peak power density of 149 mW cm −2 in DMFC, while delivering 1.17 W cm −2 under H 2 ‐air conditions in PEMFC, with superior stability in both configurations. This work offers a new paradigm for atomic‐scale metal bond regulation toward high‐performance Pt‐based fuel cell catalysts.
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