高性能电催化剂推动直接乙醇燃料电池的发展

科学院过程工程研究所(IPE)和南京师范大学的研究人员最近报告了一种提高钯(Pd)在乙醇氧化反应中的电催化性能的策略，乙醇氧化反应是直接乙醇燃料电池(DEFCs)的关键阳极反应)，为合理设计高效能量转换设备及其他设备中使用的电催化剂表面提供了合理的概念。

以乙醇为燃料的DEFC具有高能量密度，低毒性和易于操作的优点。然而，缺乏用于阳极乙醇氧化的活性和强健的电催化剂阻碍了商业化的步伐。

通常，具有核-壳结构的Au @ Pd纳米颗粒比单独的Pd颗粒具有更高的乙醇电氧化活性和稳定性。不幸的是，较大的Au晶格间距会在Pd薄壳中产生拉伸应变，这会通过增强有毒反应中间体在其表面上的吸收而危害其催化性能。

杨教授说：“充分利用核-壳结构并同时抑制金核诱导的钯壳中的晶格拉伸效应的合理设计绝对有利于进一步提高其在乙醇分子的电氧化中的性能。”来自该研究的通讯作者IPE的Jun。

研究人员通过将合金化效应与核壳结构相结合来优化Pd壳的表面，从而实现高效乙醇电氧化，从而证明了这一概念。

科学家将铁原子合金化成薄的Pd壳，以补偿其晶格膨胀。电化学评估表明，用这种方法制备的核-壳Au @ FePd纳米颗粒具有最高的质量活性和比活性，可催化碱性介质中观察到的乙醇电氧化。

杨教授说：“接下来，我们将优化许多参数，例如核的大小，合金壳的厚度以及合金壳中过渡金属的成分。” 通过这种方式，研究人员希望制造出更多具有更高效率和更低成本的电催化剂，以推动直接酒精燃料电池的发展。

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