日本東北大學于2023年7月28日宣布，通過使用高熵合金作為燃料電池的電極催化劑材料，成功地顯著提高了性能。預計這項研究有望促進高性能汽車燃料電池催化劑的開發，研究成果已于7月26日在線發表在科學雜志《自然通訊》上。

Pt-HEA/Pt(111)表面的顯微橫截面圖像和各組成元素的分布

由鉑（Pt）和鈷（Co）等過渡金屬合金組合制成的催化劑已經作為燃料電池催化劑投入實際使用，并且它們表現出比單一鉑更高的活性。然而，由于Co會在燃料電池發電過程中高酸性和高電位波動的環境中氧化和滲出，因此Pt-Co合金催化劑的耐久性是一個問題。

東北大學和日本國立產業技術綜合研究所（AIST）的一個研究小組重點研究了鉑-高熵合金（Pt-HEA）——在這種合金中，含有五種元素的高熵合金（HEA）與鉑制成合金，是一種既活躍又耐用的材料。他們利用一種稱為“電弧等離子體沉積”的真空沉積方法，創建了一個催化劑表面模型，在該模型中，Pt-HEA表面附近的組成元素分布和頂面原子結構在原子水平上受到控制。隨后他們構建了HEA電催化劑的實驗研究平臺，以研究表面微結構對ORR 性能（活性和耐久性）的影響，并闡明ORR性能改善的機理。

該平臺還用于研究已制備和評估的Pt-HEA 單晶表面微結構與ORR性能之間的關系，實驗結果表明，Pt-HEA合金的 ORR 性能遠遠優于傳統的Pt-Co合金。

研究小組表示，與Pt-Co合金相比，Pt-HEA合金的性能得到了顯著改善，并且首次在原子水平上闡明了催化性能改善的機理。研究小組希望，通過進一步精確控制催化劑的原子和納米結構，可有望加速高性能汽車燃料電池催化劑的開發。

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