Emerging methanol-tolerant AlN nanowire oxygen reduction electrocatalyst for alkaline direct methanol fuel cell.
Emerging methanol-tolerant AlN nanowire oxygen reduction electrocatalyst for alkaline direct methanol fuel cell.
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用于碱性直接甲醇燃料电池的新兴耐甲醇AlN纳米线氧还原电催化剂
DOI：
10.1038/srep06013
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发表时间：
2014-08-11
影响因子：
4.6
通讯作者：
Wang WJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lei M;Wang J;Li JR;Wang YG;Tang HL;Wang WJ
用廉价材料取代贵重和耐用的铂催化剂是燃料电池商业化的关键问题。在直接甲醇燃料电池(DMFC)的氧还原反应(ORR)催化剂中，甲醇耐受性也是一个重要的问题。在这里，我们通过晶体生长的方法制备了直径约100-150 nm，长度可达1 mm的氮化铝纳米线。我们发现它在含甲醇的碱性电解液中是稳定的。这种新型材料表现出明显的电催化活性，交换电流密度约为6.5 2×10−8A/cm 2。用AlN纳米线阴极组装的单电池的功率密度为18.9 mW cm−2，在10 0 mA cm−2保持48 h后，AlN纳米线单电池保持了92.1%的初始性能，而用铂碳阴极组装的单电池保持了54.5%的初始性能。这一发现揭示了一种新型的金属氮化物ORR催化剂，该催化剂可以通过晶体生长方法廉价地生产。
Replacing precious and nondurable Pt catalysts with cheap materials is a key issue for commercialization of fuel cells. In the case of oxygen reduction reaction (ORR) catalysts for direct methanol fuel cell (DMFC), the methanol tolerance is also an important concern. Here, we develop AlN nanowires with diameters of about 100–150 nm and the length up to 1 mm through crystal growth method. We find it is electrochemically stable in methanol-contained alkaline electrolyte. This novel material exhibits pronounced electrocatalytic activity with exchange current density of about 6.52 × 10−8A/cm2. The single cell assembled with AlN nanowire cathodic electrode achieves a power density of 18.9 mW cm−2. After being maintained at 100 mA cm−2for 48 h, the AlN nanowire-based single cell keeps 92.1% of the initial performance, which is in comparison with 54.5% for that assembled with Pt/C cathode. This discovery reveals a new type of metal nitride ORR catalyst that can be cheaply produced from crystal growth method.
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