氢氧交换膜燃料电池(HEMFC)的阳极反应是将氢气(H2)可持续地转化为电能的关键。
基于此,广东工业大学徐勇教授等人报道了一种钯(Pd)修饰的超薄的钌(Ru)基纳米花(PbRuCu NF),作为碱性HOR的活性、稳定和耐CO催化剂。优化后的Pb1.04-Ru92Cu8/C的质量活度和比活度分别为1.10 A mgRu-1和5.55 mA cm-2,分别是商品Pt/C的约10倍和31倍。研究发现,Pb1.04-Ru92Cu8 NFs中*COL和*COB的波数高于Ru92Cu8 NFs,表明Pb的表面修饰可降低RuCu底物的d-波段中心,从而减弱*CO的吸附。在-0.25~0.75 V电位范围内,Pb1.04-Ru92Cu8 NFs上吸附的*CO比Ru92Cu8 NFs上吸附的*CO要低,说明Pb改性可以显著减弱CO吸附,从而提高CO耐受性。此外,Pb的引入导致*COB/*COL比值显著增加,说明CO中毒在很大程度上取决于CO的线性吸附。对比Ru92Cu8 NFs,Pb1.04-Ru92Cu8 NFs的CO吸附归一化峰面积较小,表明Pb改性后CO吸附,尤其是线性吸附被强烈减弱。在HOR过程中,H2和CO之间存在竞争关系。当反应速率增加时,催化剂上的空活性位无法满足氢氧化速率的要求,导致阳极氧化显著,只有通过CO的氧化才能提供足够的氢氧化活性位点。Pb改性的效果是通过削弱*H吸附,通过氧化增强抗CO中毒能力来实现的。此外,Pb的引入有助于增强氢氧化物结合能(OHBE),进一步提高HOR的性能。Pb-Modified Ultrathin RuCu Nanoflowers for Active, Stable, and CO-resistant Alkaline Electrocatalytic Hydrogen Oxidation. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202311722.
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