Aktivität und Stabilität von geordneten und ungeordneten Co‐Pt-Legierungen für Phosphorsäure-Brennstoffzellen

Co-Pt-Legierungen wurden im Detail durch einen Korrosionstest unter den Bedingungen von Phosphorsäure-Brennstoffzellen (PAFC) an den gut definierten kristallografischen Strukturen für eine typische Kombination der in PAFCs verwendeten Legierungskatalysatoren untersucht, wobei die langlebigen Stabilitäten der Strukturen und die katalytischen Aktivitäten für die O2-Elektroreduktion untersucht wurden. Die geordneten (O) und ungeordneten (D) Legierungen mit denselben Partikelgrößen können durch Wärmen der Mutterlegierung in verschiedenen Temperatursequenzen erhalten werden. Die O-Legierung weist eine spezifische Aktivität auf, eine elektrokatalytische Aktivität, die auf der Katalysatoroberfläche basiert und 35-mal höher ist als die der D-Legierung vor dem Korrosionstest, zeigt jedoch nach dem Korrosionstest eine geringere Aktivität (0,73-mal) aufgrund eines höheren Abbaus (47%) in der O-Legierungsaktivität im Vergleich zur D-Legierung (1%). Es wurde festgestellt, dass die Co-Atome an den Partikeloberflächen beider Legierungen leicht in die Säure eindringen. Dies wird gefolgt von einer zweiten langsamen Auflösung von innen aus den Legierungspartikeln, wahrscheinlich aufgrund der schützenden Wirkung einer Monolayer-Dicke von Pt, die auf den Legierungsoberflächen verbleibt, aber der Verlust von Co in der zweiten Stufe der Auflösung für die O-Legierung ist um mehrere Prozentpunkte höher im Vergleich zur D-Legierung. Es wurde auch festgestellt, dass der Pt-Gehalt auf dem Katalysatorträger selbst nach 50 Stunden Korrosionstest nicht ändert, aber die reine Pt-Phase wird im Korrosionsprodukt gebildet, wobei die Phase für die O-Legierung schneller wächst als die für die D-Legierung mit der Korrosionszeit. Basierend auf diesen Ergebnissen, die durch chemische Analysen, Röntgendiffraktion und Transmissions-Elektronenmikroskopie mit energiedispersiver Spektroskopie erhalten wurden, wird die Korrosion für Pt-Legierungskatalysatoren klar erklärt, d.h. nach der Auflösung.