质子交换膜燃料电池(PEMFC)有望替代重型车辆中的化石燃料发动机。减少催化剂中的铂含量对于扩大此类应用规模至关重要。然而，人们对低铂含量催化剂的降解模式仍然知之甚少。一组科学家进行了实验，以揭示与不同催化剂含量相关的降解机制，提供有价值的见解。他们的研究成果于 2023 年 8 月 11 日发表在《工业化学与材料》杂志上。

在重型车辆领域，质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一项可以替代化石燃料的技术。然而这项技术的发展存在一个障碍，即使用铂作为催化剂。铂是一种稀有且昂贵的金属，阻碍了该技术的商业化，因此有必要减少PEMFC电极的使用量。

阴极催化剂层的四种不同的铂负载量(0.05至0.3 mg Pt cm -2)用于研究PEMFC电极膜组件的耐久性。这项研究基于针对膜和电极的多重压力源加速压力测试。它分为两个部分：首先，在加速应力测试过程中使用分段电池分析膜电极组件的耐久性，然后对老化材料进行物理化学表征：透射电子显微镜 (TEM)、掠入射 X 射线衍射 (GIXRD) )、横截面扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱。

就初始性能而言，低 Pt 负载量(≤ 0.1 mg Pt cm -2)阴极表现出比“普通负载量 MEA”(≥ 0.2 mg Pt cm -2)更低的氧还原活性，这是由于其低 Pt 含量所阻碍的。低电流密度(激活)区域和高电流密度(质量传输)区域中不利的氧和质子传输阻力。然而，事实证明，Pt/C 降解的机制并不取决于所选 AST 的阴极 Pt 负载量，尽管最低阴极 Pt 负载量的初始降解速度更快，这在目标寿命方面是一个明显的缺点。

这项工作的下一步显然是(i)减轻阻碍低负载 PEMFC 阴极的大质量传输限制，以及(ii)提高其耐用性。

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