渣油衍生碳载PtCoNiFeCu高熵金属间化合物催化剂用于提升质子交换膜燃料电池性能OA

以渣油作为前驱体,合成了一种富含π电子的氮掺杂多孔碳载体(NPPC),并将其负载PtCoNiFeCu高熵金属间化合物(HEI)用于氧还原反应(ORR).通过NPPC与Pt金属之间强烈的d-π相互作用,结合载体的物理限域效应,将高熵纳米颗粒的平均粒径严格控制在2.30 nm,极大化了活性位点的暴露.同时,该相互作用还在合金内部诱导产生了显著的压缩晶格应变(2.3%),从而优化了金属d轨道电荷分布,并调节了氧中间体的吸附能,从而极大提升了催化剂的ORR性能.实验结果表明,所制备的PtCoNiFeCu HEI/NPPC催化剂的质量活性(MA)高达2.07 A/mgPt,约为商业Pt/C的14倍.在30000次加速耐久性测试(ADT)后,其质量活性保留率仍高达87%.此外,该催化剂在H2-air质子交换膜燃料电池(PEMFC)中以0.1 mg/cm^(2)的阴极铂负载量实现了1.03 W/cm^(2)的超高峰值功率密度,且在30000次循环后,功率损耗仅为10%.本研究为制备高活性、长寿命的质子交换膜燃料电池催化剂提供了一种简单有效的方法.