阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)是一种极具潜力且具有成本效益的能量转换技术,因为它可以使用丰富且低成本的非贵金属催化剂。然而,AEMFC中用于催化氢气氧化反应的非贵金属容易发生自氧化,导致不可逆故障。鉴于此,来自重庆大学的Zidong Wei,Wei Ding和拉夫堡大学的Wen-Feng Lin等人开发了一种量子阱状催化结构(QWCS)。
文章要点:
1) 该研究开发的QWCS是通过将镍纳米粒子原子限制在碳掺杂的MoOx/MoOx异质结(C-MoOx/MoOx)内而构建的,该异质结可以选择性地从氢氧化反应中转移外部电子,同时保持其金属性,并且与可逆氢电极(VRHE)相比,镍纳米颗粒的电子获得QWCS提供的1.11 eV的势垒,导致镍的稳定性高达1.2 V,而氢氧化反应释放的电子在氢吸附时很容易通过QWCS的门控操作穿过势垒;
2) 此外,该研究还发现,QWCS催化的AEMFC实现了486 mW mgNi−1的高功率密度,并在停堆-启动循环期间承受了氢气不足的操作,而没有QWCS的对应AEMFC在一个循环中即失败了。
参考资料:
Zhou, Y., Yuan, W., Li, M. et al. Quantum confinement-induced anti-electrooxidation of metallic nickel electrocatalysts for hydrogen oxidation. Nat Energy (2024).
10.1038/s41560-024-01604-9
https://doi.org/10.1038/s41560-024-01604-9