JACS | 90000次！CeOx@Pt/C實現高耐久性重型燃料電池！

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

圖1-1. Pt負載量、催化劑活性和穩定性之間的權衡關系

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

圖1-2.碳負載CeOx@Pt的合成與結構表征

在低總PGM負載量（0.1 mgPGM/cm2）下，CeOx@Pt/C催化劑在具有挑戰性的HDV耐久性測試（90000次加速壓力測試循環）后，表現出了較高的燃料電池性能（8.8 kW/gPGM）和穩定性（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（降至9美元/kW）降低了70%以上，突出了其在重型應用中實現穩定且具有成本效益的燃料電池系統的潛力。

圖1-3. CeOx@Pt/C和商業Pt/C的MEA性能及穩定性

圖1-4.在HDV條件下穩定性增強而進行的后穩定性表征

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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