Liquid Metal Electrocatalyst with Ultralow Pt Loading for Ethanol Oxidation

电催化剂 金属 乙醇 材料科学 化学工程 化学 无机化学 冶金 电化学 电极 有机化学 工程类 物理化学
作者
Muhammad Hamza Nazir,Tu C. Le,Imtisal Zahid,Karma Zuraiqi,Mew P. Aukarasereenont,Caiden J. Parker,Pierre H. A. Vaillant,Fahad Jabbar,Chung Kim Nguyen,Mehmood Irfan,Mariam Ameen,Michelle J. S. Spencer,Andrew J. Christofferson,Salvy P. Russo,Ken Chiang,Nastaran Meftahi,Torben Daeneke,Dan Yang
出处
期刊:Small science [Wiley]
标识
DOI:10.1002/smsc.202400370
摘要

Developing efficient and durable electrocatalysts for ethanol electro‐oxidation is crucial for enabling the application of direct ethanol fuel cell technology. Herein, it is demonstrated that Pt–Ga liquid metal‐based nanodroplets can serve as an efficient electrocatalyst to drive ethanol oxidation. The mass activity of Pt is significantly improved by alloying with liquid gallium. Guided by machine learning neural networks, a low‐concentration alkaline electrolyte is specifically formulated to allow electrodes with ultralow Pt loading to demonstrate remarkable activity toward ethanol oxidation with a mass activity as high as 13.47 A mg −1 Pt , which is more than 14 times higher than that of commercial Pt/C electrocatalysts (i.e., 0.76 A mg −1 Pt ). Computational studies reveal that the superior activity is associated with the presence of Ga oxides adjacent to Pt on the catalyst surface which leads to energetically favorable pathways for the oxidation process. The findings reveal untapped opportunities in the realm of liquid metal catalysis and hold great promise for the future development of high‐performance alcohol fuel cells.
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