Engineering Structurally Ordered High-Entropy Intermetallic Nanoparticles with High-Activity Facets for Oxygen Reduction in Practical Fuel Cells

金属间化合物 化学 电催化剂 燃料电池 阴极 催化作用 纳米颗粒 氧气 化学工程 纳米技术 电化学 电极 物理化学 材料科学 生物化学 工程类 有机化学 合金
作者
Guang Feng,Fanghua Ning,Yue Pan,Tao Chen,Song Jin,Yucheng Wang,Ruqiang Zou,Dong Su,Dingguo Xia
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:145 (20): 11140-11150 被引量:61
标识
DOI:10.1021/jacs.3c00868
摘要

High-entropy solid-solution alloys have generated significant interest in energy conversion technologies. However, structurally ordered high-entropy intermetallic (HEI) nanoparticles (NPs) have been rarely reported in electrocatalysis applications. Here, we demonstrate structurally ordered PtIrFeCoCu HEI (PIFCC-HEI) NPs with extremely superior performance for both oxygen reduction reaction (ORR) and H2/O2 fuel cells. The PIFCC-HEI NPs show an average diameter of 6 nm. Atomic structural characterizations including atomic-resolution energy-dispersive spectroscopy (EDS) mapping technology confirm the ordered intermetallic structure of PIFCC-HEI NPs. As an electrocatalyst for ORR, the PIFCC-HEI/C achieves an ultrahigh mass activity of 7.14 A mgnoble metals-1 at 0.85 V and extraordinary durability over 60 000 potential cycles. Moreover, the fuel cell assembled with PIFCC-HEI/C as the cathode delivers an ultrahigh peak power density of 1.73 W cm-2 at a back pressure of 1.0 bar and almost no working voltage decay after 80 h operation, certifying the top-level performance among reported fuel cells. Theoretical calculations combined with experimental results reveal that the superior performance of PIFCC-HEI/C for ORR and fuel cells is attributed to its ultrahigh-activity facets. Especially, the (001) facet affords the lowest activation barriers for the rate-limiting step, the optimal downshift of the d-band center, and more efficient regulation of electron structures for ORR. This work not only opens up a new avenue for the fabrication of high-activity facets in the catalysts but also highlights structurally ordered HEI NPs as sufficiently effective catalysts in practical fuel cells and other potential energy-related applications.
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
大方的尔烟完成签到,获得积分20
1秒前
科研通AI5应助执着的岂愈采纳,获得10
1秒前
2386完成签到,获得积分10
2秒前
十一完成签到 ,获得积分10
3秒前
小兔叽完成签到,获得积分10
4秒前
坚强的紊完成签到,获得积分10
7秒前
科研通AI5应助大方的尔烟采纳,获得10
7秒前
善学以致用应助樊珩采纳,获得10
8秒前
jiabaoyu完成签到 ,获得积分10
8秒前
peng发布了新的文献求助150
10秒前
LL完成签到,获得积分10
11秒前
NexusExplorer应助always采纳,获得10
13秒前
Shueason完成签到,获得积分10
16秒前
飞翔关注了科研通微信公众号
23秒前
dyh完成签到,获得积分20
23秒前
Jieh完成签到 ,获得积分10
28秒前
dyh发布了新的文献求助10
28秒前
甜美半山完成签到,获得积分10
29秒前
淡淡的小蜜蜂完成签到,获得积分10
29秒前
皮皮完成签到,获得积分10
29秒前
天天快乐应助aefs采纳,获得10
32秒前
36秒前
情怀应助北风采纳,获得10
36秒前
孟惜儿完成签到,获得积分10
37秒前
39秒前
今后应助kkk采纳,获得10
40秒前
绝望了完成签到,获得积分10
40秒前
42秒前
43秒前
樊珩发布了新的文献求助10
43秒前
勤奋的汉堡完成签到,获得积分10
43秒前
aefs发布了新的文献求助10
44秒前
朱由校完成签到,获得积分10
45秒前
46秒前
语霖仙完成签到,获得积分10
47秒前
47秒前
Sievi发布了新的文献求助10
48秒前
TheDay完成签到,获得积分10
49秒前
kkk发布了新的文献求助10
53秒前
53秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
Mixing the elements of mass customisation 300
the MD Anderson Surgical Oncology Manual, Seventh Edition 300
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3779955
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3325373
关于积分的说明 10222612
捐赠科研通 3040542
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1668879
邀请新用户注册赠送积分活动 798857
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758612