Acoplamento Orbital p‐d Robusto em Catalisadores de Núcleo–Casca de PtCoIn@Pt para Células a Combustível de Membrana de Troca de Prótons Duráveis

Catalisadores à base de Pt estão desempenhando papéis cada vez mais importantes em células a combustível devido à sua alta atividade catalítica. No entanto, condições eletrocatalíticas severas muitas vezes desencadeiam migração atômica e dissolução nesses catalisadores, causando rápida deterioração do desempenho. Aqui, um novo catalisador de núcleo-casca L10-PtCoIn@Pt é apresentado, onde o índio (In) é incorporado em uma matriz de PtCo. Essa integração promove acoplamento orbital p-d, otimizando a estrutura eletrônica do Pt e causando uma tensão adicional na rede dentro do PtCo. Impressionantemente, o L10-PtCoIn@Pt exibe atividade e durabilidade notáveis, com apenas uma redução de 5,1% na atividade de massa (MA) após 120.000 ciclos potenciais. Em células a combustível H2-O2, este cátodo alcança uma densidade de potência máxima de 1,99 W cm-2 e mantém uma alta MA de 0,73 A mgPt -1 a 0,9 V. Após suportar 60.000 ciclos de potencial em onda quadrada, o catalisador mantém sua MA inicial e sustenta a tensão da célula em 0,8 A cm-2, superando as metas de 2025 do Departamento de Energia dos EUA (DOE). Estudos teóricos destacam as melhorias originadas das estruturas eletrônicas moduladas e do deslocamento do centro da banda d do Pt induzido pela dopagem de In e o aumento das energias de formação de vacâncias nos átomos de Pt e Co, reafirmando a superior durabilidade do catalisador.