近日，海南大学海洋科学与工程学院在《ACS Central Science 》上发表了一项关于高稳定性电子富集

PtNiCo催化剂在直接甲醇燃料电池（DMFC）中的应用研究。该研究通过TiN载体调控PtNiCo合金的电

子结构，显著提升了催化剂的抗CO毒化能力和金属溶出稳定性，在实际DMFC中表现出了优异的耐久性。

研究动机

实际 DMFC 运行条件（高甲醇浓度、0.5–0.8 V、70–90 °C、酸性）下，传统 Pt 基合金面临两大失效路径：

1、 CO 中间体在 Pt 位点上过强吸附（*CO→*COOH 氧化动力学缓慢）；

2、合金元素 Ni、Co 的阳极溶出，导致活性相分解并污染质子交换膜。

现有策略（有序金属间化合物、碳载体调控）难以同时抑制上述两条失效路径，且高温退火易导致颗粒烧结。材料设计

构建“TiN 纳米管—PtNiCo 纳米线”界面（记作 e-PtNiCo）。

通过 TiN→PtNiCo 电子转移（~3.51 e⁻, Bader 分析）实现：

– Pt d-band 中心下移（−2.29 → −2.74 eV），削弱 Pt–CO 键能（ΔG_CO 由 −1.62 → −1.27 eV）；

– 增强 Pt–Ni/Co 金属键（ICOHP 值增大），抑制 Ni、Co 溶出（ICP-MS：Ni 溶出降低 2.25×，Co 溶出降低 3.35×）。

结论

半电池：在 0.1 M HClO₄ + 0.5 M CH₃OH 中，e-PtNiCo 质量活性 1.73 A mg_Pt⁻¹，5000 圈 ADT 后剩余 83.8 %

（Pt/C 47.3 %）。

单电池：65 °C、1 M MeOH、100 mA cm⁻² 恒流 50 h，电压衰减 9.6 %；功率密度 107 → 96.3 mW cm⁻²，

明显优于参比 PtNiCo/C 和 Pt/C。

总结

研究中，所有电化学测试均使用旋转圆盘电极装置旋转圆盘圆环电极装置结合工作站，采用三电极体系进行。

Ag/AgCl（3 M KCl）作为参比电极，铂片作为对电极，催化剂墨水均匀涂覆在玻碳电极上作为工作电极。

旋转圆盘电极装置旋转环盘电极系统在该研究中发挥了关键作用，其高精度的旋转控制和稳定的信号输出，

为催化剂的甲醇氧化反应（MOR）活性、CO剥离、加速耐久性测试（ADT）等提供了可靠的实验平台。该

系统不仅支持常规的伏安测试，还可实现旋转条件下的动力学研究，广泛应用于燃料电池、电解水、氧还原

等能源转化领域。

旋转圆盘电极装置设备优势：数字化，一体化控制，支持多种电极配置，更静音；兼容主流电化学工作站，

操作简便；适用于催化剂活性、稳定性及反应机理研究。

本研究再次证明，旋转圆盘电极装置是高端电催化材料研发中不可或缺的工具，为DMFC及其他能源转换技术

的催化剂设计与优化提供了强有力的技术支撑。