作为关键的可再生能源技术，氢燃料电池以其高能量转换效率和低碳排放而受到越来越多的关注。但是，阴极处的氧还原反应（ORR）动力学较慢，通常需要大量昂贵的Pt催化剂，因此开发无Pt的ORR催化剂对于燃料电池的大规模应用至关重要。碱性燃料电池已经成为特别有希望的方法，因为它们能够将Pd和其他非Pt电催化剂用于ORR，其中， Pd是在碱性介质中唯一具有ORR活性可与Pt媲美的过渡金属。将Pd与低成本3d过渡金属合金化是调整Pd的晶格参数和电子结构以增强其性能的有效策略。近日，康奈尔大学Héctor D. Abruña等人通过磁控溅射制备出特定成分和结构的Pd-Cu薄膜电极以及其组合研究，作为评估二元合金ORR活性的快速方法。这代表了一种使用可替换的玻璃碳圆盘电极的简便的催化剂筛选方法，该方法能够使用标准的旋转圆盘电极（RDE）快速可靠地评估ORR活性。相关内容发表在《美国化学会志》上。
文章主要观点：
1）在9种Pd-Cu合金中，Pd 50Cu 50被确定为ORR的最有前途的组成，并被用作纳米粒子合成的目标。负载在碳上的PdCu纳米颗粒在1 M KOH中的质量比活性和表面比活性分别是Pd / C的3倍和2.5倍。
图1.碳载PdCu纳米颗粒的S / TEM图像
图2. PdCu/C和Pd/C的ORR活性
2）与纯Pd相比，PdCu / C进一步表现出令人印象深刻的耐用性，分别在20000次和100000次电势循环后，半波电势仅发生3和13 mV负移。具有更高的质量活度和半波潜能。
图3. PdCu/C在O2饱和的1 M KOH中的耐久性测试
总的来说，研究的纳米颗粒合成的组合方法为其他二元或三元合金作为燃料电池电催化剂提供了一种优化的高通量筛选方法。
Yao Yang，et al., Combinatorial Studies of Palladium-Based Oxygen ReductionElectrocatalysts for Alkaline Fuel Cells, J. Am. Chem. Soc. 2020
https://doi.org/10.1021/jacs.9b13400
