Bimetallic‐MOF Derived Carbon with Single Pt Anchored C4 Atomic Group Constructing Super Fuel Cell with Ultrahigh Power Density And Self‐Change Ability

双金属片 材料科学 催化作用 功率密度 碳纤维 电容 铂金 扫描电子显微镜 扫描透射电子显微镜 密度泛函理论 化学工程 纳米技术 透射电子显微镜 电极 功率(物理) 物理化学 计算化学 复合材料 金属 化学 有机化学 工程类 冶金 物理 复合数 量子力学
作者
Lulu Chai,Jinlu Song,Anuj Kumar,Rui Kai Miao,Yanzhi Sun,Xiaoguang Liu,Ghulam Yasin,Xifei Li,Junqing Pan
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:36 (1): e2308989-e2308989 被引量:58
标识
DOI:10.1002/adma.202308989
摘要

Abstract Pursuing high power density with low platinum catalysts loading is a huge challenge for developing high‐performance fuel cells (FCs). Herein, a new super fuel cell (SFC) is proposed with ultrahigh output power via specific electric double‐layer capacitance (EDLC) + oxygen reduction reaction (ORR) parallel discharge, which is achieved using the newly prepared catalyst, single‐atomic platinum on bimetallic metal‐organic framework (MOF)‐derived hollow porous carbon nanorods (Pt SA /HPCNR). The Pt SA‐1.74 /HPCNR‐based SFC has a 3.4‐time higher transient specific power density and 13.3‐time longer discharge time with unique in situ self‐charge and energy storage ability than 20% Pt/C‐based FCs. X‐ray absorption fine structure, aberration‐corrected high‐angle annular dark‐field scanning transmission electron microscope, and density functional theory calculations demonstrate that the synergistic effect of Pt single‐atoms anchored on carbon defects significantly boosts its electron transfer, ORR catalytic activity, durability, and rate performance, realizing rapid “ ORR+EDLC” parallel discharge mechanism to overcome the sluggish ORR process of traditional FCs. The promising SFC leads to a new pathway to boost the power density of FCs with extra‐low Pt loading.
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