Synergistic effect of Pt-Ni dual single-atoms and alloy nanoparticles as a high-efficiency electrocatalyst to minimize Pt utilization at cathode in polymer electrolyte membrane fuel cells

电催化剂 催化作用 合金 电解质 阴极 纳米颗粒 化学工程 材料科学 质子交换膜燃料电池 聚合物 化学 电化学 纳米技术 电极 冶金 复合材料 有机化学 物理化学 工程类 生物化学
作者
Thanh Duc Le,Mohammad Jamir Ahemad,Dong‐Seog Kim,Byeong-Hyeon Lee,Geun‐Jae Oh,Gi‐Seung Shin,Lakshmana Reddy Nagappagari,Vandung Dao,Tuong Van Tran,Yeon–Tae Yu
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
卷期号:634: 930-939 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2022.12.061
摘要

Pt-Ni (111) alloy nanoparticles (NPs) and atomically dispersed Pt have been shown to be the most effective catalysts for oxygen reduction reaction (ORR) in polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) as well as less expensive compared to pure Pt NPs. To meet reaction kinetic demands and minimize the Pt utilization at cathode in PEMFCs, we propose a novel electrocatalyst composed of dual single-atoms (Pt, Ni) and Pt-Ni alloy NPs dispersed on the surface of N-doped carbon (NDC); collectively, PtNiSA-NPS-NDC. The optimized PtNiSA-NPS-NDC catalyst displays excellent mass activity and durability compared to commercial Pt/C. Electrocatalytic measurements show that the PtNiSA-NPS-NDC catalyst, with a metal loading of 4.5 wt%, exhibited distinguished ORR performance (E1/2 = 0.912 V) through a 4-electron (4e-) pathway, which is higher than that of commercial 20 wt% Pt/C (E1/2 = 0.857 V). The DFT simulations indicate Pt-Ni alloy NPs and PtNiN2C4 atomic structure are the mobile active sites for ORR catalytic activity in PtNiSA-NPS-NDC. As a cathode catalyst in PEMFC, the Pt utilization efficiency in the PtNiSA-NPS-NDC catalyst is 0.033 gPt kW-1, which is 5.6 times higher than that of commercial Pt/C (0.185gPt kW-1). Therefore, the consumption of precious metals is effectively minimized.
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
1秒前
2秒前
毛毛猫发布了新的文献求助10
2秒前
5秒前
完美世界应助周一斩采纳,获得10
5秒前
aaaaa发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
7秒前
7秒前
公园人关注了科研通微信公众号
8秒前
疯狂的依霜完成签到,获得积分20
9秒前
科研通AI2S应助小辛采纳,获得10
10秒前
GU发布了新的文献求助10
10秒前
荼柒完成签到,获得积分10
12秒前
journey_qq发布了新的文献求助10
12秒前
WTY发布了新的文献求助10
12秒前
烟花应助大帅哥采纳,获得30
12秒前
Loooong完成签到,获得积分0
14秒前
JamesPei应助微微采纳,获得10
15秒前
高高完成签到,获得积分10
17秒前
Singularity应助阳光向秋采纳,获得10
18秒前
卡戎529完成签到,获得积分10
18秒前
稳重的静丹完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
不配.应助可乐采纳,获得10
19秒前
20秒前
CyberHamster完成签到,获得积分10
22秒前
悠悠完成签到 ,获得积分10
22秒前
24秒前
大帅哥发布了新的文献求助30
25秒前
05agate完成签到,获得积分10
25秒前
江湖小妖完成签到 ,获得积分10
27秒前
30秒前
微微发布了新的文献求助10
32秒前
墨海完成签到,获得积分10
32秒前
journey_qq完成签到,获得积分10
32秒前
34秒前
公园人发布了新的文献求助50
35秒前
俊秀的问旋完成签到,获得积分10
37秒前
小猪发布了新的文献求助10
38秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
Kinetics of the Esterification Between 2-[(4-hydroxybutoxy)carbonyl] Benzoic Acid with 1,4-Butanediol: Tetrabutyl Orthotitanate as Catalyst 1000
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
Rechtsphilosophie 1000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 888
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3138583
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2789532
关于积分的说明 7791599
捐赠科研通 2445937
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1300750
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 626058
版权声明 601079