添加Al对燃料电池阴极催化剂（Pt-Fe）/Pt合金微观组织及氧还原催化性能的影响

来源期刊：材料导报2018年第23期

论文作者：宋大凤 雷宗坤 曾小华

文章页码：4061 - 4066

关键词：燃料电池;铝元素;(铂-铁-铝)/铂合金;微观组织;氧还原催化性能;

摘    要：为提高燃料电池阴极催化剂（Pt-Fe）/Pt合金的氧还原催化活性和稳定性,在Pt-Fe合金体系中引入元素Al,熔炼得到中间合金（Pt-Fe）Al,再经过NaOH溶液定向腐蚀得到(Pt_1-xFe_x)₃Al/Pt合金,用其作为燃料电池氧还原反应的催化剂,并对其结构、催化活性和稳定性进行了研究。结果表明,所制备的催化剂材料(Pt_1-xFe_x)₃Al/Pt合金具有由几个原子层厚的纯Pt外壳和成分为(Pt_1-xFe_x)₃Al的内核构成的双模孔隙且内部互通的包覆式结构。相比于传统燃料电池的氧还原反应催化剂Pt/C材料以及由Pt-Fe体系制备的Pt₄₆Fe₅₄/Pt合金,(Pt_1-xFe_x)₃Al/Pt合金的比活性分别是Pt₄₆Fe₅₄/Pt合金、Pt/C比活性的1.21倍和2.69倍,其质量活性分别是Pt₄₆Fe₅₄/Pt和Pt/C的1.17倍和5.3倍。在催化稳定性方面,(Pt_1-xFe_x)₃Al/Pt的电化学活性面积在10 000圈伏安循环后衰减到89%,然后趋于稳定,且循环40 000圈后其仍保留80%的电化学活性面积。由此可见,所制备的催化剂材料(Pt_1-xFe_x)₃Al/Pt合金具有较高的催化活性及催化稳定性。