在电MOF衍生的碳纳米纤维中嵌入合的Pd/Fe位点,可以实现高效且持久的氧降解催化
Yun Liang1, Junyu Shi1, Dandan Wang1
1Shanghai Key Laboratory of Materials Protection and Advanced Materials in Electric Power, College of Environmental and Chemical Engineering, Shanghai University of Electric Power, Shanghai, 200090, China.
Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|February 10, 2025
概括
一种新的铁化碳纳米纤维催化剂在燃料电池中减少氧气反应方面表现出卓越的性能和耐用性,减少了对的依赖. 这种先进的催化剂为商业燃料电池应用提供了一个有希望的替代方案.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- (Pt) 电催化剂的高成本和不良耐用性阻碍了燃料电池的商业化.
- 非贵金属催化剂的低性能是一个重大挑战.
- 燃料电池需要具有成本效益,高活性和耐用的电催化剂.
研究的目的:
- 开发一种高度分散的双金属催化剂,以提高氧降解反应 (ORR) 的性能.
- 研究新型催化剂的催化活性,耐用性和稳定性.
- 探索一种有效的合成方法,以减少贵金属含量的电催化剂.
主要方法:
- 一种双金属铁 (Pd-Fe) 催化剂的合成,该催化剂均分布在多孔的添加碳纳米纤维 (N-C NF) 上.
- 利用金属有机框架 (MOFs) 电静电和热解的组合用于催化剂制造.
- 评估了ORR催化活性,半波潜力 (E1/2),通过循环电压计的耐用性和长期稳定性.
主要成果:
- Pd-Fe-N-C催化剂的催化活性比JM 20% Pt/C高4.6倍,Pd负荷显著降低 (0.62 wt.%).
- 实现了优越的半波电位 (E1/2 = 0.953 V 与 RHE 相比),比 JM 高40 mV 20% Pt/C.
- 经过1万个循环后,E1/2仅下降1mV,并且在5万秒后保持84.87%的电流,没有聚合.
结论:
- 开发的Pd-Fe-N-C催化剂提供了显着的ORR性能和耐用性,超过商业Pt/C催化剂.
- 结合MOF静电旋转和热解的合成方法对于制造先进的电催化剂是有效的.
- 这种方法显著减少了对贵金属的依赖,为经济高效的燃料电池商业化铺平了道路.
