通过杂质工程实现电催化剂的可控掺杂
材料科学
2022-03-02 v1
摘要
燃料电池通过将 H2 和 O2 重新结合成水，从而为汽车或房屋等提供动力，且无直接碳排放。在阴离子交换膜燃料电池（AEMFCs）中，为了达到高功率密度，在发生氧还原反应的阴极，使用高 pH 值运行是替代使用大量贵金属催化剂的一种方案。然而，尽管有前景的催化剂，氢氧化反应（HOR）的缓慢动力学阻碍了其规模化应用。在此，我们观察到在湿化学法合成的 Pd 纳米催化剂中 B 元素的意外渗入，获得了对这种 B 掺杂的控制，并报告了其在碱性条件下对 HOR 活性的影响。我们利用对 B 掺杂 Pd 上 H 和 OH 吸附的从头算计算来合理化我们的发现。因此，利用这种“杂质工程”方法，我们设计出电化学能量转换设备（例如下一代 AEMFCs）所需的无 Pt 催化剂，这些催化剂满足经济和环境约束，即合理的运行成本和长期稳定性，从而赋能氢经济。
引用
@article{arxiv.2203.00464,
title = {Controlled doping of electrocatalysts through engineering impurities},
author = {Se-Ho Kim and Su-Hyun Yoo and Sangyong Shin and Ayman A. El-Zoka and Olga Kasian and Joohyun Lim and Jiwon Jeong and Christina Scheu and Joerg Neugebauer and Hyunjoo Lee and Mira Todorova and Baptiste Gault},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.00464},
year = {2022}
}