Angew：电催化反应中Pt溶解过程原位表征

纳米技术

2021-01-07

在多种体系和多种反应机理过程中的Pt溶解现象得到关注，但是对目前燃料电池的Pt溶解现象进行理解仍具有较高难度。有鉴于此，德国赫尔姆霍兹爱尔兰根纽伦堡可再生能源研究所Konrad Ehelebe、Serhiy Cherevko等报道了一种原位实验方法，通过气体扩散电极（GDE）半电池、电感耦合plasma质谱（ICP-MS）相结合，对催化剂中Pt溶解、和穿过Nafion膜的现象进行研究。

本文要点：

（1）

观测到多种变化规律：当Pt的担载量降低，Pt溶解速率显著提高，因此在设计低Pt担载量的PEMFC电池过程中需要考虑改进Pt溶解作用的方法；和流动相电池相比，气体扩散电极中的溶解现象得以实现一个数量级的抑制效果；在催化剂上加入一层膜，Pt溶解现象进一步得到2~3倍抑制效果。

（2）

以上研究结果是由于电极溶解Pt的传质过程影响了Pt的再沉积和平衡电位导致。通过计算和模拟，发现在Nafion膜中Pt的扩散系数为4×10^-11 m² S^-1，该结果比溶液相溶解作用低1个数量级。

参考文献

Konrad Ehelebe*, Julius Knöppel, Markus Bierling, Britta Mayerhöfer, Thomas Böhm, Nadiia Kulyk, Simon Thiele, Karl Mayrhofer, Serhiy Cherevko*, Platinum Dissolution in Realistic Fuel Cell Catalyst Layers, Angew. Chem. Int. Ed. 2021,

DOI: 10.1002/anie.202014711

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202014711