王双印/陶李AFM:FeP对高温聚合物电解质膜燃料电池中氢氧化的氢和磷酸盐的调制吸附

王双印/陶李AFM:FeP对高温聚合物电解质膜燃料电池中氢氧化的氢和磷酸盐的调制吸附
高温聚合物电解质膜燃料电池(HT-PEMFCs)在未来的氢气应用系统中发挥着重要作用。然而,高温质子交换膜燃料电池仍有许多问题有待解决,特别是在性能和耐久性方面。大量使用铂金属是最棘手的问题之一。
基于此,湖南大学王双印教授和陶李助理教授(共同通讯作者)等人报道了将磷化铁(FeP)引入铂(Pt)基催化剂,以提高氢氧化反应(HOR)的活性。
王双印/陶李AFM:FeP对高温聚合物电解质膜燃料电池中氢氧化的氢和磷酸盐的调制吸附
由于过渡金属磷化物具有耐酸性环境和与氢良好的亲和力,将其引入Pt基催化剂中,有望调节氢和磷酸盐物种的吸收能,从而实现更好的 HOR 性能。
实验测试发现,该催化剂显示出与商用催化剂相似的HOR性能,而HT-PEMFCs的阳极仅使用八分之一的贵金属。具有Pt/FeP/C阳极的HT-PEMFCs达到465 mW cm-2,负载质量为0.125 mgPt cm-2,且保持长期稳定。
王双印/陶李AFM:FeP对高温聚合物电解质膜燃料电池中氢氧化的氢和磷酸盐的调制吸附
通过理论和实验结果表明,优异的HOR活性和更好的燃料电池性能归因于FeP对氢中间体和浓缩磷酸盐物种的吸收减弱,从而导致HOR活性增强和更好的燃料电池性能。
本研究为HT-PEMFCs设计高级HOR催化剂提供了新的策略,从而降低了Pt的消耗量,进一步促进了HT-PEMFCs的大规模应用。
王双印/陶李AFM:FeP对高温聚合物电解质膜燃料电池中氢氧化的氢和磷酸盐的调制吸附
FeP Modulated Adsorption with Hydrogen and Phosphate Species for Hydrogen Oxidation in High-Temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells. Adv. Funct. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adfm.202106758.
https://doi.org/10.1002/adfm.202106758.

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