Nat. Commun.：自组装Ni-Rh双金属催化剂助力直接甲烷质子陶瓷燃料电池

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直接甲烷质子陶瓷燃料电池是有前景的电化学装置，可解决传统陶瓷燃料电池的技术和经济挑战。然而，质子陶瓷燃料电池催化剂 Ni 的 CH ₄ 转化反应动力学缓慢，且对碳结焦的耐受性较低，限制了其更广泛的应用。

近日， 延世大学 Jongsup Hong ，成均馆大学 Wonyoung Lee 报道了一种具有高性能和稳定性的直接甲烷 PCFC ，采用自组装 Ni-Rh 双金属催化剂。

要点2.  采用自组装 Ni-Rh 双金属催化剂的 PCFC 在直接甲烷燃料条件下表现出 650°C 下的 1.13 W·cm ⁻² 和 500°C 下的 0.50 W·cm ⁻² 的显着高性能，超过了之前报道的其他直接甲烷 PCFC 和固体氧化物燃料电池 (SOFC) 。这归因于 Ni-Rh 双金属催化剂显着提高了 CH ₄ 转化率，实现了接近热力学平衡。

要点3.  此外，该催化剂表现出出色的电化学稳定性，在 500 ℃ 下， 500 小时内的降解率为 0.02%·h ⁻¹ ，比传统 PCFC （ 0.4%·h ⁻¹ ）低约 20 倍。原位漫反射红外傅里叶变换光谱（ DRIFTS ）和基于同步加速器的原位 X 射线光电子能谱（ XPS ）测量表明， Ni-Rh 双金属催化剂的高水离解特性诱导了自碳清洁催化剂表面。

该方法是一种自组装双金属催化剂，非常简单且具有成本效益，可广泛应用于需要重整其他各种气体（例如碳氢化合物燃料和氨）的其他电化学电池。

Hong, K., Choi, M., Bae, Y. et al. Direct methane protonic ceramic fuel cells with self-assembled Ni-Rh bimetallic catalyst. Nat Commun 14, 7485 (2023).

https://doi.org/10.1038/s41467-023-43388-8

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