通过 Al 剂的 p-d 杂化,实现原子 Fe 位点的高效质子交换膜燃料电池性能
Yarong Liu1, Jiaxin Li1, Zunhang Lv1
1Beijing Key Laboratory of Photoelectronic/Electrophotonic Conversion Materials, Advanced Research Institute of Multidisciplinary Science, School of Chemistry and Chemical Engineering, Advanced Technology Research Institute (Jinan), Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, P. R. China.
Journal of the American Chemical Society
|April 27, 2024
概括
这项研究引入了一种新型Fe-Al纳米碳催化剂 (FeAl-RNC),可以增强质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 的氧降解反应 (ORR). 催化剂
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 催化剂
背景情况:
- 质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 需要高效的催化剂来进行氧降解反应 (ORR).
- 过渡金属的轨道杂交对于调整电子结构和化学吸收特性以改善ORR活性至关重要.
研究的目的:
- 开发一种具有原子分散的Fe-Al原子对的新型核心外兰布坦样纳米碳催化剂 (FeAl-RNC).
- 调查Fe-Al轨道杂交对ORR活动的影响,并了解结构属性关系.
主要方法:
- 从金属有机框架 (MOF) 材料合成FeAl-RNC催化剂
- 实验性描述和理论计算以分析电子结构和吸附性质.
- 基于FeAl-RNC的PEMFC的制造和测试
主要成果:
- Al和Fe之间强大的p-d轨道杂交导致不对称的电子分布和中度吸附氧介质.
- 类似兰布坦的纳米碳结构增强了活体位点的密度,稳定性和质量传输.
- 基于FeAl-RNC的PEMFC显示出出色的ORR活性 (68.4mA cm-2在0.9V) 和高峰功率 (1.05W cm-2).
结论:
- 由于优化的电子结构和吸附特性,FeAl-RNC催化剂表现出增强的内在ORR活性.
- 独特的纳米结构有助于提高PEMFC中的催化剂性能和耐用性.
- 作为PEMFC应用的有效催化剂,FeAl-RNC具有显著的潜力.


