通过在碳矩阵中引入石墨微域来提高FeN_x基催化剂的燃料电池性能

科学领域:

• 电化学 电化学 电化学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 催化剂是一种催化剂.

背景情况:

• 活动稳定性权衡限制了燃料电池中铁碳 (Fe-N-C) 催化剂的广泛使用.
• 开发非贵金属 (非PGM) 催化剂对于推进燃料电池技术至关重要.

研究的目的:

• 设计一个Fe-N-C催化剂,打破活动稳定性权衡.
• 为了提高Fe-N-C催化剂的性能和耐用性,用于燃料电池中的氧降解反应.

主要方法:

• 合成一个原子分散的Fe-N-C催化剂与石墨微域 (FeN_x-Gmd) 通过Fe₃C催化石墨化.
• 用FeN_x-Gmd作为燃料电池中的阴极催化剂进行电化学测试.
• 加速稳定性测试 (1万个周期).
• 理论计算以了解结构-活动关系.

主要成果:

• FeN-Gmd催化剂实现了高峰功率密度:1.06 W cm-2 (H2O2) 和0.55 W cm-2 (H2H/空气).
• 性能排名在报告的顶级非PGM催化剂中.
• 高的石墨度与FeN_{x网站活动和稳定性增加有关.}
• 在稳定性测试后,功率密度仍然很高 (0.79 W cm^-2在H₂/O₂),证明了出色的耐用性.
• 该战略避免大幅减少活跃的S1站点.

结论:

• FeN_x-Gmd催化剂有效地打破了Fe-N-C催化剂中的活动稳定性权衡.
• 石墨微域增强了催化活性和耐腐蚀性.
• 这种方法为开发先进的非PGM燃料电池催化剂提供了新的途径.