Recent Progress in Using Mesoporous Carbon Materials as Catalyst Support for Proton Exchange Membrane Fuel Cells

质子交换膜燃料电池 介孔材料 材料科学 催化作用 碳纤维 纳米颗粒 纳米技术 电催化剂 化学工程 化学 电极 复合材料 电化学 有机化学 复合数 工程类 物理化学
作者
Guanxiong Wang,Wei Zhao,Majid Mansoor,Yinan Liu,Xiuyue Wang,Kunye Zhang,Cailin Xiao,Quansheng Liu,Lingling Mao,Min Wang,Haifeng Lv
出处
期刊:Nanomaterials [MDPI AG]
卷期号:13 (21): 2818-2818 被引量:5
标识
DOI:10.3390/nano13212818
摘要

Developing durable oxygen reduction reaction (ORR) electrocatalysts is essential to step up the large-scale applications of proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). Traditional ORR electrocatalysts provide satisfactory activity, yet their poor durability limits the long-term applications of PEMFCs. Porous carbon used as catalyst support in Pt/C is vulnerable to oxidation under high potential conditions, leading to Pt nanoparticle dissolution and carbon corrosion. Thus, integrating Pt nanoparticles into highly graphitic mesoporous carbons could provide long-term stability. This Perspective seeks to reframe the existing approaches to employing Pt alloys and mesoporous carbon-integrated ORR electrocatalysts to improve the activity and stability of PEMFCs. The unusual porous structure of mesoporous carbons promotes oxygen transport, and graphitization provides balanced stability. Furthermore, the synergistic effect between Pt alloys and heteroatom doping in mesoporous carbons not only provides a great anchoring surface for catalyst nanoparticles but also improves the intrinsic activity. Furthermore, the addition of Pt alloys into mesoporous carbon optimizes the available surface area and creates an effective electron transfer channel, reducing the mass transport resistance. The long-term goals for fuel-cell-powered cars, especially those designed for heavy-duty use, are well aligned with the results shown when this hybrid material is used in PEMFCs to improve performance and durability.

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