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Interface-rich Au-doped PdBi alloy nanochains as multifunctional oxygen reduction catalysts boost the power density and durability of a direct methanol fuel cell device

引用

Nano Research 2022年第7期15卷 6036-6044页

作者： Xin Li Ke Xin Yao Fengling Zhao Xiaotong Yang Jingwei Li Yongfei Li Qiang Yuan State-Local Joint Laboratory for Comprehensive Utilization of Biomass Center for R&D of Fine ChemicalsCollege of Chemistry and Chemical EngineeringGuizhou UniversityGuiyang 550025China State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics and Control Chongqing UniversityChongqing 400044China Key Lab of Organic Optoelectronics&Molecular Engineering Tsinghua UniversityBeijing 100084China Multi-scale Porous Materials Center Institute of Advanced Interdisciplinary Studies&School of Chemistry and Chemical EngineeringChongqing UniversityChongqing 400044China

The development of cathode oxygen reduction reaction(ORR)catalysts with high characteristics for practical,direct methanol fuel cells(DMFCs)has continuously increased the attention of *** this work,interface-rich Au-doped PdBi(PdBiAu)branched one-dimensional(1D)alloyed nanochains assembled by sub-6.5 nm particles have been prepared,exhibiting an ORR mass activity(MA)of 6.40 A·mgPd^(−1) and long-term durability of 5,000 cycles in an alkaline *** MA of PdBiAu nanochains is 46 times and 80 times higher than that of commercial Pt/C(0.14 A·mgPt^(−1))and Pd/C(0.08 A·mgPd^(−1)).The MA of binary PdBi nanochains also reaches 5.71 A·mgPd^(−1).Notably,the PdBiAu nanochains exhibit high in-situ carbon monoxide poisoning resistance and high methanol *** actual DMFC device tests,the PdBiAu nanochains enhance power density of 140.1 mW·cm^(−2)(in O_(2))/112.4 mW·cm^(−2)(in air)and durability compared with PdBi nanochains and Pt/*** analysis of the structure–function relationship indicates that the enhanced performance of PdBiAu nanochains is attributed to integrated functions of surficial defect-rich 1D chain structure,improved charge transfer capability,downshift of the d-band center of Pd,as well as the synergistic effect derived from“Pd-Bi”and/or“Pd-Au”dual active sites.

关键词： Au-doped PdBi(PdBiAu)nanochains one-dimensional structure active auxiliary oxygen reduction reaction direct methanol fuel cells

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