Højtydende elektrokatalysatorer til at drive udviklingen af ​​direkte ethanolbrændselsceller

Forskere fra Institute of Process Engineering (IPE) fra det kinesiske videnskabsakademi og Nanjing Normal University rapporterede for nylig om en strategi til at øge den elektrokatalytiske ydeevne af palladium (Pd) i ethanoloxidationsreaktion, den vigtigste anodiske reaktion af direkte ethanolbrændselsceller (DEFC'er), tilbyder et rationelt koncept til finkonstruktion af overfladen af ​​elektrokatalysatorer, der anvendes i højeffektive energikonverteringsenheder og videre.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Cell Rapporter Fysisk Videnskab den 1. Mar.

DEFC'er med ethanol som brændstof har fordelen ved høj energitæthed, lav toksicitet og nem betjening. Imidlertid, manglen på aktive og robuste elektrokatalysatorer til anodisk ethanoloxidation hæmmer kommercialiseringstempoet.

Typisk, Au@Pd nanopartikler med en kerne-skal-konstruktion har højere aktivitet og stabilitet under ethanolelektrooxidation end Pd-partikler alene. Desværre, den større gitterafstand af Au skaber trækspænding i tynde Pd-skaller, som bringer deres katalytiske ydeevne i fare ved at styrke absorptionen af ​​giftige reaktionsmellemprodukter på deres overflader.

"Et rationelt design, der fuldt ud udnytter kerne-skal-arkitekturer og samtidig hæmmer gittertrækeffekten i Pd-skaller induceret af Au-kerner, ville helt sikkert være gunstigt for yderligere at forbedre deres ydeevne i elektrooxidationen af ​​ethanolmolekyler, " sagde prof. Yang Jun fra IPE, den tilsvarende forfatter til undersøgelsen.

Forskerne demonstrerede dette koncept ved at koble legeringseffekter med kerne-skal-konstruktion for at optimere overfladerne af Pd-skaller for at opnå højeffektiv ethanol-elektrooxidation.

Forskerne legerede Fe-atomer til tynde Pd-skaller for at kompensere for deres gitterudvidelse. Elektrokemiske evalueringer viser, at kerne-skal Au@FePd nanopartikler fremstillet på denne måde udviser den højeste masseaktivitet og specifik aktivitet til katalysering af ethanolelektrooxidation, der nogensinde er observeret i et alkalisk medium.

"Næste, vi skal optimere en række parametre, f.eks., kernens størrelse, tykkelsen af ​​legeringsskallen, og sammensætningen af ​​overgangsmetaller i legeringsskaller, " sagde prof. Yang. På denne måde, forskerne håber at skabe flere elektrokatalysatorer med højere effektivitet og lavere omkostninger for at fremme udviklingen af ​​direkte alkoholbrændselsceller.