High performance platinum single atom electrocatalyst for oxygen reduction reaction.
High performance platinum single atom electrocatalyst for oxygen reduction reaction.
复制标题
DOI：
10.1038/ncomms15938
复制
发表时间：
2017-07-24
影响因子：
16.6
通讯作者：
Sun G
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Liu J;Jiao M;Lu L;Barkholtz HM;Li Y;Wang Y;Jiang L;Wu Z;Liu DJ;Zhuang L;Ma C;Zeng J;Zhang B;Su D;Song P;Xing W;Xu W;Wang Y;Jiang Z;Sun G
为了在车辆中大规模、可持续地应用聚合物电解质膜燃料电池，需要使用低铂消耗的高性能电催化剂作为燃料电池氧还原反应中的阴极材料。在这里，我们报告了一种炭黑支持的经济高效、高效且耐用的铂单原子电催化剂，具有一氧化碳/甲醇耐受性，适用于阴极氧还原反应。以这种催化剂作为阴极的酸性单电池具有高性能，在80°C时功率密度高达680 mW cm−2，铂负载量低至0.09 mgPt cm−2，相当于燃料电池中铂利用率为0.13 gPt kW−1。还观察到良好的燃料电池耐用性。理论计算表明，此类铂单原子电催化剂的主要有效位点是单吡啶氮原子锚定的单铂原子中心，其对一氧化碳/甲醇具有耐受性，但对氧还原反应具有高活性。用于氧还原反应（ORR）的高性能电催化剂通常使用铂（Pt），但其高成本阻碍了商业规模化。在这里，作者报告了一种经济有效、高效且耐用的 ORR Pt 单原子电催化剂，在燃料电池中 Pt 利用率为 0.13 gPt kW−1。
For the large-scale sustainable implementation of polymer electrolyte membrane fuel cells in vehicles, high-performance electrocatalysts with low platinum consumption are desirable for use as cathode material during the oxygen reduction reaction in fuel cells. Here we report a carbon black-supported cost-effective, efficient and durable platinum single-atom electrocatalyst with carbon monoxide/methanol tolerance for the cathodic oxygen reduction reaction. The acidic single-cell with such a catalyst as cathode delivers high performance, with power density up to 680 mW cm−2 at 80 °C with a low platinum loading of 0.09 mgPt cm−2, corresponding to a platinum utilization of 0.13 gPt kW−1 in the fuel cell. Good fuel cell durability is also observed. Theoretical calculations reveal that the main effective sites on such platinum single-atom electrocatalysts are single-pyridinic-nitrogen-atom-anchored single-platinum-atom centres, which are tolerant to carbon monoxide/methanol, but highly active for the oxygen reduction reaction. High-performance electrocatalysts for the oxygen reduction reaction (ORR) typically use platinum (Pt), however its high cost is a hindrance to commercial scale up. Here, the authors report a cost-effective, efficient and durable Pt single-atom electrocatalyst for ORR with a Pt utilization of 0.13 gPt kW−1 in a fuel cell.
登录
查看更多内容
影响因子：
3.7
作者：
Kresse, G;Furthmuller, J
通讯作者：
Furthmuller, J
影响因子：
3.3
作者：
Norskov, JK;Rossmeisl, J;Jónsson, H
通讯作者：
Jónsson, H
影响因子：
2.8
作者：
Grunes, J;Zhu, J;Somorjai, GA
通讯作者：
Somorjai, GA
影响因子：
56.9
作者：
Chen, Chen;Kang, Yijin;Stamenkovic, Vojislav R.
通讯作者：
Stamenkovic, Vojislav R.
影响因子：
16.6
作者：
通讯作者：
--