Angew：原位跟踪低铂ORR电催化剂的原子合金化过程

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氢燃料聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC) 通过氢的电化学氧化发电，是新兴的绿色和可持续技术解决方案的重要组成部分，以应对迫在眉睫的全球能源危机。然而， PEMFC 阴极上的动力学缓慢的氧还原反应 (ORR) 仍限制着 PEMFC 的整体性能，导致巨大的动力学过电位，并且仍然需要在阴极催化层中不可接受的高 Pt 负载量。

近日， 柏林工业大学 Peter Strasser ， Quanchen Feng 报道和分析了一种低 Pt 铂 - 镍（ Pt-Ni ）合金纳米颗粒（ NP ）阴极电催化剂的合成策略，用于分子氧催化电还原为水。

本文要点

要点 1.  催化剂合成过程包括镍有机聚合物的热解和浸出，随后的 Pt NP 的沉积，热合金化，得到了单一 Ni 原子位点（ NiNC ）负载的 PtNi 合金 NPs ，而 Pt 的质量分数仅为 3-5 wt% 。

要点2 .  尽管铂负载量较低，但与传统的 20-30wt% 基准 PtNi 催化剂相比，该催化剂表现出更好的 Pt 质量活性。

要点3 .  利用原位显微技术，研究人员直接在原子尺度上跟踪和揭示了 PtNi 合金形成过程的关键阶段。令人惊讶的是，研究发现，在合金形成过程中，作为 Ni 源的是碳包裹的金属 Ni@C 结构，而不是 NiN _x 位点。

这项研究材料提供了一条进一步降低氢燃料电池阴极中总 Pt 含量的途径。

Quanchen Feng, et al, Low-Pt NiNC-Supported PtNi Nanoalloy Oxygen Reduction Reaction Electrocatalysts—in situ Tracking of the Atomic Alloying Process, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202203728

https://doi.org/10.1002/anie.202203728

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