单原子铁基阴极的无模板制造可以解锁高性能离子交换膜燃料电池

科学领域:

• 电触媒溶解是一种电触媒.
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 能源转换 能源转换

背景情况:

• 单原子催化剂 (SAC) 提供可调节的活性位点,以提高电催化活性和稳定性.
• 没有关键原材料 (CRM) 的催化剂对于可持续能源技术至关重要.
• 阳离子交换膜燃料电池 (AEMFC) 是传统燃料电池的一个有希望的替代品.

研究的目的:

• 为了合成和描述一个没有CRM的SAC,用于氧降解反应 (ORR).
• 为了评估SAC作为AEMFC中的阴极的性能和耐用性.
• 为了证明在高温AEMFC中无CRMSAC的潜力.

主要方法:

• 聚胺纳米粒子和Fe的热解没有牺牲模板来创建SAC.
• 在AEMFC中作为阴极的SAC的电化学测试.
• 在高电流密度下进行现场耐用性测试.
• 测试一个完整的没有CRM的高温AEMFC.

主要成果:

• 没有CRM的SAC在性介质中表现出卓越的ORR性能,达到约1.8W cm-2.2的峰值功率密度 (Pmax).
• 催化剂表现出异常的耐用性,在1000 mA cm-2.2时仅有2 mV h-1衰变.
• 一个没有CRM的高温AEMFC (118°C) 与SAC阴极实现了Pmax为372 mW cm−2和限制电流密度为~1.14 A cm−2.
• 具体功率为11.3W mgPGM-1是没有CRM的阴极AEMFC中报告的最高功率.

结论:

• 开发的没有CRM的SAC对于AEMFC中的ORR催化非常有效.
• 催化剂的稳定性和性能代表了可持续燃料电池技术的重大进步.
• 这项工作突出了SAC在开发下一代无CRM的AEMFC方面的潜力.