Se han logrado grandes avances en el desarrollo de nuevos catalizadores de pila de combustible

Las aplicaciones comerciales de las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones están limitadas por la lenta cinética de reducción de oxígeno del cátodo.

Actualmente, la estrategia más eficaz para mejorar la actividad catalítica de la reducción de oxígeno es optimizar la energía de enlace entre el catalizador y las especies que contienen oxígeno mediante la regulación del metal de transición M (M = Fe, Co, Ni, Cu, etc.) y Aleación de Pt de metales preciosos, para mejorar la actividad catalítica de la reducción de oxígeno.

Estudios recientes han demostrado que los catalizadores interfaciales pueden proporcionar otra forma eficaz de mejorar la actividad catalítica de la reducción de oxígeno en comparación con los catalizadores de superficie.

Sin embargo, sigue siendo un gran desafío diseñar catalizadores de interfaz eficientes con nuevos mecanismos de mejora de interfaz.

Debido a su alta conductividad y conductividad térmica, excelente resistencia mecánica, dureza, estabilidad química y resistencia a la corrosión, los carburos de metales de transición han recibido una atención considerable en los últimos años.

La creación de un nuevo catalizador de interfaz mediante la combinación de PtM y carburo de metal de transición sigue siendo un gran desafío.

Para resolver estos problemas, el equipo de Guo Shaojun en la escuela de tecnología de la Universidad de Pekín diseñó y desarrolló una nueva nanopartícula de ptfe-fe2c con forma de mancuerna.

Las nanopartículas de ptfe2c en forma de mancuerna se obtuvieron carbonizando las nanopartículas de ptfe3o4 en forma de mancuerna.

Las pruebas electroquímicas mostraron que la actividad específica y la actividad de masa de la reducción de oxígeno en el medio ácido del catalizador alcanzaron 3,53 mAcm2 y 1,50 Amg1, respectivamente, 11,8 y 7,1 veces mayor que el Pt / C comercial, respectivamente, y tenían una excelente estabilidad electroquímica. La actividad de 5.000 catalizadores cíclicos apenas disminuyó.

El equipo calculó además que esta estructura única tiene un mecanismo de transporte de electrones de interfaz libre de barreras novedoso, que es más propicio para la reacción electrocatalítica para mejorar la actividad electrocatalítica.

Este mecanismo de transporte de electrones interfacial sin barreras se puede extender a otros sistemas electrocatalíticos tales como desprendimiento de hidrógeno electrocatalítico y reducción electrocatalítica de peróxido de hidrógeno.

La actividad específica de desprendimiento de hidrógeno del catalizador en medio ácido alcanzó 28,2mAcm2, 2,9 veces mayor que la del Pt / C comercial, respectivamente.

Según el catalizador, el límite de detección del sensor electroquímico de peróxido de hidrógeno alcanza los 2 nM.

Este trabajo es de importancia rectora para el estudio teórico de la electrocatálisis y el desarrollo de nuevos electrocatalizadores de pila de combustible de alta eficiencia, además de proporcionar una nueva idea para el diseño estructural de la próxima generación de electrocatalizadores de alto rendimiento y bajo costo.

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