燃料電池における耐久的でより活発な酸素電子還元のための協力的な原子分散Fe-N4とSn-Nモエリティ
Fan Xia1,2, Bomin Li1, Bowen An1
1Department of Chemistry, University of Tennessee, Knoxville, Tennessee 37996, United States.
この研究では燃料電池の鉄・窒素・炭素電触媒の強化に 原子亜鉛-窒素基を導入した. 新しいサイトは,鉄のサイトを安定させ,酸素還元反応メカニズムを変更することによって,耐久性と活動を改善します.
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- カタリシス
背景:
- プラチナグループ金属 (PGM) のない電解剤は,陽子交換膜燃料電池 (PEMFC) に不可欠です.
- 金属-窒素-炭素 (M-N-C) 部分を持つ多孔性炭素は,活動と耐久性に問題があります.
研究 の 目的:
- PEMFCのFe-N-C電触媒の耐久性と活性性を向上させる.
- 原子Sn-Nサイトを使用してFe-N4サイトの局所環境を調節する.
主な方法:
- Fe/Sn-PNC触媒の合成について
- 触媒構造と活性部位の特徴
- 酸素還元反応 (ORR) の活性と耐久性の電気化学的評価
主要な成果:
- 原子的に分散したブリッジされたSn-NとFe-N4を持つユニークなD3 SnN-FeII N4の発見.
- 脱金属化に対する安定性の向上と ORRの周回頻度の大幅な増加
- ORRメカニズムをダブルサイト経路にシフトさせ,O-O結合割れの可能性と過酸化物形成を減らす.
- 膜電極組の触媒耐久性の向上
結論:
- 原子Sn-NサイトはFe-N-C電触媒を効果的に安定させる.
- 新しいD3部位と変化した反応メカニズムは,優れた活性と耐久性をもたらします.
- このアプローチは,燃料電池のための先進的なPGMフリー電気触媒を開発するための有望な戦略です.
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