Stabilisation du Fe par l'intermétallique L10-FePt et amélioration de la catalyse Pt dans les nanoparticules L10-FePt/Pt pour une réaction de réduction de l'oxygène efficace dans les piles à hydrogène

Nous rapportons dans cet article une étude détaillée sur la manière de stabiliser un métal de transition de première ligne (M) dans une structure de nanoparticule (NP) d'alliage inter-métallique L10-MPt et comment entourer le L10-MPt d'une couche atomique de Pt pour améliorer l'électrocatalyse du Pt pour la réaction de réduction de l'oxygène (ORR) dans des conditions de fonctionnement de pile à combustible. En utilisant des NPs FePt de 8 nm comme exemple, nous démontrons que le Fe peut être stabilisé de manière plus efficace dans une structure en cœur/coque L10-FePt/Pt avec une coquille de Pt de 5 Å. La présence de Fe dans le cœur de l'alliage induit la compression souhaitée de la fine coquille de Pt, en particulier les deux couches atomiques de la coquille de Pt, améliorant ainsi encore la catalyse de l'ORR. Cela conduit à une catalyse de Pt considérablement améliorée pour l'ORR dans une solution de 0,1 M HClO4 (à température ambiante et à 60 °C) et dans l'assemblage d'électrodes en membrane (MEA) à 80 °C. Le catalyseur L10-FePt/Pt a une activité massique de 0,7 A/mgPt à partir du test ORR en demi-cellule et ne montre aucune perte d'activité massique évidente après 30 000 cycles de potentiel entre 0,6 et 0,95 V à 80 °C dans le MEA, répondant à l'objectif DOE 2020 (NPs 0-MPt/Pt, comme les NPs L10-CoPt/Pt, avec une taille de NP réduite comme catalyseur ORR hautement efficace pour les applications de piles à hydrogène automobiles.