通过封装 L1₀-PtCo 和 L1₂-Pt₃Co 金属间化合物实现低铂燃料电池的超高活性和耐用性

理化（香港）有限公司2024年度论文奖励计划入选论文

在氢能发展进程中，传统铂催化剂昂贵的使用成本限制了燃料电池技术大规模商业应用。催化剂作为氢燃料电池电堆的核心部件之一，成本占比30%。因此，降低铂载量及开发非铂新型催化材料，备受业界关注。

近日，中国科学院长春应用化学研究所邢巍研究员课题组在国际期刊《Small》发表题为《Ultra-High Activity and Durability of Low-Platinum Fuel Cells Enabled by Encapsulation of L1₀-PtCo and L1₂-Pt₃Co Intermetallic Compounds》重磅论文（JCR一区，IF：13.3），该论文研为新型催化剂材料开发提供了新的技术思路。

论文报告了一种新型结构合金催化剂，其特点是铂-钴金属间化合物具有铂皮，并被共价有机框架（COF）衍生的碳载体包裹。这种独特的结构将合金诱导的应变效应和保护性封装结合在一起，在 0.02 mg_Pt cm^-2 的超低铂载量条件下就能产生卓越的催化活性和稳定性。这种催化剂在燃料电池测试中表现出 1.77 W cm^-2 的峰值功率密度。它表现出了 2.15 A mg_Pt^-1（@0.9 V）的最高质量活性，是商用 Pt/C（0.40 A mg_Pt^-1）的 5.38 倍。更重要的是，使用这种新型催化剂组装的燃料电池显示出卓越的耐久性，在 0.8 A cm-2 条件下循环 100,000 次后，电压仅下降 9.9 mV，质量活度保持率为 85%（1.83 A mg_Pt^-1），远超DOE在2025年设定的质量活性（ME）目标（0.44 Amg_Pt^-1），是它的4.2倍。值得注意的是，在氢气-空气条件下，运行230小时后，0.6V时的电流密度仅有略微下降。

第一作者：李宫

论文期刊：《Small》

论文分区：JCR一区

影响因子：13.3

论文单位：中国科学院长春应用化学研究所邢巍研究员课题组

论文DIO：

https://doi.org/10.1002/smll.202407163

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