通過封裝 L1₀-PtCo 和 L1₂-Pt₃Co 金屬間化合物實現低鉑燃料電池的超高活性和耐用性

理化（香港）有限公司2024年度論文獎勵計劃入選論文

在氫能發展進程中，傳統鉑催化劑昂貴的使用成本限制了燃料電池技術大規模商業應用。催化劑作為氫燃料電池電堆的核心部件之一，成本占比30%。因此，降低鉑載量及開發非鉑新型催化材料，備受業界關注。

近日，中國科學院長春應用化學研究所邢巍研究員課題組在國際期刊《Small》發表題為《Ultra-High Activity and Durability of Low-Platinum Fuel Cells Enabled by Encapsulation of L1₀-PtCo and L1₂-Pt₃Co Intermetallic Compounds》重磅論文（JCR一區，IF：13.3），該論文研為新型催化劑材料開發提供了新的技術思路。

論文報告了一種新型結構合金催化劑，其特點是鉑-鈷金屬間化合物具有鉑皮，并被共價有機框架（COF）衍生的碳載體包裹。這種獨特的結構將合金誘導的應變效應和保護性封裝結合在一起，在 0.02 mg_Pt cm^-2 的超低鉑載量條件下就能產生卓越的催化活性和穩定性。這種催化劑在燃料電池測試中表現出 1.77 W cm^-2 的峰值功率密度。它表現出了 2.15 A mg_Pt^-1（@0.9 V）的最高質量活性，是商用 Pt/C（0.40 A mg_Pt^-1）的 5.38 倍。更重要的是，使用這種新型催化劑組裝的燃料電池顯示出卓越的耐久性，在 0.8 A cm-2 條件下循環 100,000 次后，電壓僅下降 9.9 mV，質量活度保持率為 85%（1.83 A mg_Pt^-1），遠超DOE在2025年設定的質量活性（ME）目標（0.44 Amg_Pt^-1），是它的4.2倍。值得注意的是，在氫氣-空氣條件下，運行230小時后，0.6V時的電流密度僅有略微下降。

第一作者：李宮

論文期刊：《Small》

論文分區：JCR一區

影響因子：13.3

論文單位：中國科學院長春應用化學研究所邢巍研究員課題組

論文DIO：

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

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