Een van de uitdagingen voor de commercialisering van polymere elektrolyt-brandstofcellen (PEFC's) is de ontwikkeling van nieuwe kathodekatalysatoren voor de zuurstofreductiereactie (ORR) die een superieure activiteit en duurzaamheid vertonen dan conventionele platina (Pt) katalysatoren (Pt/C).

Hier, Zaenal Awaludin, Takeo Ohsaka, en collega's van het Department of Electronic Chemistry rapporteren de ontwikkeling van TaO _x (tantaaloxide) met nanodeeltjes afgedekte Pt-nanodeeltjes (Pt/TaO _x ) die een hogere activiteit en duurzaamheid bezitten dan alleen een Pt-katalysator.

De Pt/TaOx-katalysator heeft een unieke structuur die bestaat uit TaOx-afgetopte Pt-nanodeeltjes. De Pt/TaOx-structuren werden bereid door elektrodepositie van TaOx-nanodeeltjes gevolgd door Pt-nanodeeltjes op glasachtige koolstof (GC) elektroden.

De elektrochemisch actieve oppervlakte (ECAS) van de TaO _x -afgetopte Pt-nanodeeltjeskatalysator is ongeveer een vierde van die van de Pt/C, maar zijn ORR-activiteit is bijna vergelijkbaar met die van Pt/C en zijn duurzaamheid is ongeveer 8 keer hoger in vergelijking met Pt/C.

De unieke montage van de TaO _x -afgetopte Pt-nanodeeltjeskatalysator waarin de Pt-nanodeeltjes dimensioneel worden gestabiliseerd door het poreuze TaO _x raamwerk zou kunnen voorkomen dat de Pt-nanodeeltjes aggregeren en oplossen. De verhoogde ORR-activiteit wordt toegeschreven aan factoren waaronder een gunstige adsorptie van O ₂ moleculen voor 4e-ORR als gevolg van een overloopeffect dat het vergiftigingseffect van OHad-soorten op het Pt-oppervlak kan verminderen; verlaging van de lokale pH in de buurt van Pt-nanodeeltjes; en elektronische interactie tussen Pt-nanodeeltjes en TaO _x .

De TaO _x -afgetopte Pt-nanodeeltjes hebben een vormstabiele structuur en zullen naar verwachting een veelbelovende elektrokatalysator zijn voor ORR in PEFC's.