A Porous Wrinkled Graphitic Carbon as Corrosion‐Resistant Carbon Support for Durable Fuel‐Cell Catalysts

材料科学 催化作用 腐蚀 质子交换膜燃料电池 碳纤维 化学工程 多孔性 电化学 阴极 催化剂载体 耐久性 化学气相沉积 膜电极组件 电极 纳米技术 复合材料 冶金 阳极 复合数 有机化学 化学 金属 物理化学 工程类
作者
Pengshuo Fan,Yizhou Hao,Cong Xu,Yangfei Cao,Xianwu Huang,Jiahui Huang,Xuanyu Lyu,Run Zhu,Lei Di,Wei Li,Dong Yang,Hai‐Wei Liang,Jianhao Chen,Tongtao Li,Angang Dong
出处
期刊:Advanced materials and technologies [Wiley]
卷期号:8 (17) 被引量:8
标识
DOI:10.1002/admt.202300389
摘要

Abstract The lifespan of proton‐exchange membrane fuel cells heavily relies on the durability of the carbon support of cathode catalysts. However, commercial carbon supports like ketjenblack (KB) and Vulcan carbon (VC) face the challenge of balancing porosity, surface area, and electrochemical stability. To address this issue, a 3D porous wrinkled graphitic carbon (PWGC) is designed and synthesized using a catalyst‐free, plasma‐enhanced chemical vapor deposition approach. The resulting PWGC possesses a hierarchically porous structure with a high surface area, a high degree of graphitization, and exceptional corrosion resistance. As a result, the Pt/PWGC catalysts with the use of PWGC as the carbon support demonstrate superior high potential stability compared to those made with KB and VC as the carbon support. Additionally, a sacrificial layer strategy is introduced to further reduce PWGC corrosion, resulting in Pt@C/PWGC catalysts that show significantly improved durability in membrane electrode assembly tests. After 5K voltage cycles from 1.0 to 1.5 V, the retention of electrochemically active surface area approaches 56.8%, surpassing the 23.6% retention of commercial Pt/C catalysts tested under the same conditions.
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