近日，海南大学海洋科学与工程学院在《ACS Central Science 》上发表了一项关于高稳定性电子富集PtNiCo催化剂在直接甲醇燃料电池（DMFC）中的应用研究。

该研究通过TiN载体调控PtNiCo合金的电子结构，显著提升了催化剂的抗CO毒化能力和金属溶出稳定性，在实际DMFC中表现出了优异的耐久性。

研究动机

实际 DMFC 运行条件（高甲醇浓度、0.5–0.8 V、70–90 °C、酸性）下，传统 Pt 基合金面临两大失效路径：
1、 CO 中间体在 Pt 位点上过强吸附（*CO→*COOH 氧化动力学缓慢）；
2、合金元素 Ni、Co 的阳极溶出，导致活性相分解并污染质子交换膜。
现有策略（有序金属间化合物、碳载体调控）难以同时抑制上述两条失效路径，且高温退火易导致颗粒烧结。

材料设计

构建“TiN 纳米管—PtNiCo 纳米线”界面（记作 e-PtNiCo）。
通过 TiN→PtNiCo 电子转移（~3.51 e⁻, Bader 分析）实现：
– Pt d-band 中心下移（−2.29 → −2.74 eV），削弱 Pt–CO 键能（ΔG_CO 由 −1.62 → −1.27 eV）；
– 增强 Pt–Ni/Co 金属键（ICOHP 值增大），抑制 Ni、Co 溶出（ICP-MS：Ni 溶出降低 2.25×，Co 溶出降低 3.35×）。

结论

半电池：在 0.1 M HClO₄ + 0.5 M CH₃OH 中，e-PtNiCo 质量活性 1.73 A mg_Pt⁻¹，5000 圈 ADT 后剩余 83.8 %（Pt/C 47.3 %）。

单电池：65 °C、1 M MeOH、100 mA cm⁻² 恒流 50 h，电压衰减 9.6 %；功率密度 107 → 96.3 mW cm⁻²，明显优于参比 PtNiCo/C 和 Pt/C。

总结

研究中，所有电化学测试均使用DC DSR旋转圆盘圆环电极装置结合工作站，采用三电极体系进行。Ag/AgCl（3 M KCl）作为参比电极，铂片作为对电极，催化剂墨水均匀涂覆在玻碳电极上作为工作电极。

DC DSR旋转环盘电极系统在该研究中发挥了关键作用，其高精度的旋转控制和稳定的信号输出，为催化剂的甲醇氧化反应（MOR）活性、CO剥离、加速耐久性测试（ADT）等提供了可靠的实验平台。

该系统不仅支持常规的伏安测试，还可实现旋转条件下的动力学研究，广泛应用于燃料电池、电解水、氧还原等能源转化领域。

DC DSR设备优势：

• 数字化，一体化控制，支持多种电极配置，更静音；

• 兼容主流电化学工作站，操作简便；

• 适用于催化剂活性、稳定性及反应机理研究。

本研究再次证明，DC DSR是高端电催化材料研发中不可或缺的工具，为DMFC及其他能源转换技术的催化剂设计与优化提供了强有力的技术支撑。

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