日本東北大學(xué)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(yù)計(jì)這項(xiàng)研究有望促進(jìn)高性能汽車燃料電池催化劑的開發(fā)，研究成果已于7月26日在線發(fā)表在科學(xué)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(jīng)作為燃料電池催化劑投入實(shí)際使用，并且它們表現(xiàn)出比單一鉑更高的活性。然而，由于Co會(huì)在燃料電池發(fā)電過程中高酸性和高電位波動(dòng)的環(huán)境中氧化和滲出，因此Pt-Co合金催化劑的耐久性是一個(gè)問題。

東北大學(xué)和日本國立產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（AIST）的一個(gè)研究小組重點(diǎn)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(chuàng)建了一個(gè)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(jié)構(gòu)在原子水平上受到控制。隨后他們構(gòu)建了HEA電催化劑的實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)，以研究表面微結(jié)構(gòu)對ORR 性能（活性和耐久性）的影響，并闡明ORR性能改善的機(jī)理。

該平臺(tái)還用于研究已制備和評估的Pt-HEA 單晶表面微結(jié)構(gòu)與ORR性能之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Pt-HEA合金的 ORR 性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)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(jī)理。研究小組希望，通過進(jìn)一步精確控制催化劑的原子和納米結(jié)構(gòu)，可有望加速高性能汽車燃料電池催化劑的開發(fā)。

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