質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs）是一種清潔、可持續(xù)的移動交通能源。最近，由于其高能量可擴(kuò)展性和較低的基礎(chǔ)設(shè)施要求，它們在重型車輛（HDVs）中的應(yīng)用引起了越來越多的興趣。然而，為了滿足HDV應(yīng)用對效率和長期耐用性的嚴(yán)格要求，PEMFCs通常采用相對較高的鉑族金屬（PGM）負(fù)載量（＞0.2 mgPGM/cm2）。

圖1-1. Pt負(fù)載量、催化劑活性和穩(wěn)定性之間的權(quán)衡關(guān)系

PGM負(fù)載量的增加極大增加了堆和系統(tǒng)成本，超過了美國能源部（DOE）為商業(yè)可行性設(shè)定的60美元/kW的目標(biāo)。在保持高性能和耐用性的同時減少PGM負(fù)載量仍是HDV燃料電池面臨的核心挑戰(zhàn)。基于此，加州大學(xué)洛杉磯分校黃昱教授團(tuán)隊利用金屬氧化物-Pt相互作用，并利用強(qiáng)CeOx-Pt相互作用來設(shè)計一種具有優(yōu)異耐久性的CeOx@Pt催化劑結(jié)構(gòu)。

圖1-2.碳負(fù)載CeOx@Pt的合成與結(jié)構(gòu)表征

在低總PGM負(fù)載量（0.1 mgPGM/cm2）下，CeOx@Pt/C催化劑在具有挑戰(zhàn)性的HDV耐久性測試（90000次加速壓力測試循環(huán)）后，表現(xiàn)出了較高的燃料電池性能（8.8 kW/gPGM）和穩(wěn)定性（功率保持率為90%）。通過CeOx@Pt/C催化劑，作者展示了Pt成本從M2FCT目標(biāo)（降至9美元/kW）降低了70%以上，突出了其在重型應(yīng)用中實現(xiàn)穩(wěn)定且具有成本效益的燃料電池系統(tǒng)的潛力。

圖1-3. CeOx@Pt/C和商業(yè)Pt/C的MEA性能及穩(wěn)定性

圖1-4.在HDV條件下穩(wěn)定性增強(qiáng)而進(jìn)行的后穩(wěn)定性表征

Sparsely Dispersed CeOx-Stabilized Pt Nanoparticles Overcome Pt Loading-Durability Trade-Off for Highly Durable Heavy-Duty Fuel Cells. J. Am. Chem. Soc.,2026, https://doi.org/10.1021/jacs.5c21294.

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