Introducing Electron Buffers into Intermetallic Pt Alloys against Surface Polarization for High-Performing Fuel Cells

金属间化合物 化学 催化作用 电化学 阴极 溶解 极化(电化学) 电子转移 合金 化学工程 电极 物理化学 有机化学 工程类
作者
Xuan Li,Yuhan Wang,Jiashun Liang,Shenzhou Li,Siyang Zhang,Dong Su,Zhao Cai,Yunhui Huang,Lior Elbaz,Qing Li
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:146 (3): 2033-2042
标识
DOI:10.1021/jacs.3c10681
摘要

Surface polarization under harsh electrochemical environments usually puts catalysts in a thermodynamically unstable state, which strictly hampers the thermodynamic stability of Pt-based catalysts in high-performance fuel cells. Here, we report a strategy by introducing electron buffers (variable-valence metals, M = Ti, V, Cr, and Nb) into intermetallic Pt alloy nanoparticle catalysts to suppress the surface polarization of Pt shells using the structurally ordered L10-M-PtFe as a proof of concept. Operando X-ray absorption spectra analysis suggests that with the potential increase, electron buffers, especially Cr, could facilitate an electron flow to form a electron-enriched Pt shell and thus weaken the surface polarization and tensile Pt strain. The best-performing L10-Cr-PtFe/C catalyst delivers superb oxygen reduction reaction (ORR) activity (mass activity = 1.41/1.02 A mgPt–1 at 0.9 V, rated power density = 14.0/9.2 W mgPt–1 in H2-air under a total Pt loading of 0.075/0.125 mgPt cm–2, respectively) and stability (20 mV voltage loss at 0.8 A cm–2 after 60,000 cycles of accelerated durability test) in a fuel cell cathode, representing one of the best reported ORR catalysts. Density functional theory calculations reveal that the optimized surface strain by introducing Cr on L10-PtFe/C accounts for the enhanced ORR activity, and the durability enhancement stems from the charge transfer contribution of Cr to the Pt shells and the increased kinetic energy barrier for Pt dissolution/Fe diffusion.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
冰凝完成签到,获得积分10
1秒前
liujiang2026完成签到,获得积分10
4秒前
阿呆发布了新的文献求助10
4秒前
Dollar完成签到 ,获得积分10
5秒前
ZK完成签到,获得积分10
6秒前
陈予完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
桐桐应助PATTOM采纳,获得10
12秒前
13秒前
半寸时光完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
17秒前
Helena发布了新的文献求助10
18秒前
zxx完成签到 ,获得积分10
20秒前
shinysparrow应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
慕青应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
华仔应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
20秒前
20秒前
小马甲应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
lion_wei发布了新的文献求助10
21秒前
772829完成签到 ,获得积分10
26秒前
情怀应助小羊采纳,获得10
26秒前
28秒前
FashionBoy应助随心随意采纳,获得10
29秒前
从容芮应助无奈的秃子采纳,获得100
30秒前
JamesPei应助阿呆采纳,获得10
31秒前
31秒前
沈言完成签到,获得积分10
31秒前
32秒前
急求大佬帮助的科研小白完成签到,获得积分10
32秒前
大模型应助椿人采纳,获得10
33秒前
36秒前
PATTOM发布了新的文献求助10
38秒前
aiZYD发布了新的文献求助10
41秒前
YangTzeePlus完成签到,获得积分10
41秒前
lv发布了新的文献求助10
42秒前
43秒前
高分求助中
The three stars each: the Astrolabes and related texts 1100
Electronic Structure Calculations and Structure-Property Relationships on Aromatic Nitro Compounds 500
Berns Ziesemer - Maos deutscher Topagent: Wie China die Bundesrepublik eroberte 500
Stephen R. Mackinnon - Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary (2023) 500
Psychological Warfare Operations at Lower Echelons in the Eighth Army, July 1952 – July 1953 400
宋、元、明、清时期“把/将”字句研究 300
Julia Lovell - Maoism: a global history 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2434197
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2116004
关于积分的说明 5369582
捐赠科研通 1843966
什么是DOI,文献DOI怎么找? 917673
版权声明 561594
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 490909