通过与过渡金属氧化物的相互作用提高铂对氢氧化的碱性催化活性

阴离子交换膜燃料电池（AEMFCs）是一种有前景的电化学发电技术，未来最有可能在静态电源和移动应用（如电动汽车）中找到应用。AEMFCs面临的主要技术挑战之一是开发具有更高活性的催化剂，以减少电池中的电流过电位损失。在AEMFC催化剂开发中，历史上被低估的一项挑战是阳极上氢氧化反应（HOR）的反应动力学缓慢，仍需高负载的铂族金属。在这里，我们展示了铂纳米颗粒的碱性氢氧化活性通过与过渡金属氧化物的强相互作用得到了增强。一系列IV价过渡金属氧化物（ZrO2、CeO2、SnO2和RuO2）被沉积到Vulcan XC-72碳上。然后在每个载体上生长了Pd纳米颗粒（20 wt %）。使用X射线衍射、X射线光电子能谱和高分辨率透射电子显微镜对这系列催化剂进行了表征。通过循环伏安法和线性扫描伏安法研究了碱性氢氧化活性。在考虑的多个系统中，Pd–RuO2/C显示出最高的氢氧化表面特定活性（49 μA cmPd–2）。其CO电氧化的起始电压约为200 mV，低于本文分析的其他材料。这些结果通过研究Tafel和Volmer反应使用第一原理计算来解释。这些结果表明，Pd表面与OH–基团的相互作用在较低过电位下有利于增强氢氧化活性。这些见解对于未来设计具有高氢氧化活性的下一代催化剂，以满足未来高性能AEMFCs的需求是有价值的。