在曲支上使用单原子Fe催化剂减少酸氧
Yasong Zhao1,2, Jiawei Wan1, Chongyi Ling3
1State Key Laboratory of Biopharmaceutical Preparation and Delivery, Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing, People's Republic of China.
本研究引入了用于质子交换膜燃料电池的先进铁--碳 (Fe/N-C) 电催化剂. 这些催化剂表现出卓越的活性和耐用性,克服了当前无替代品的局限性.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 催化剂
背景情况:
- 开发具有成本效益的质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 是至关重要的.
- 类金属催化剂是有效但昂贵的.
- 由于中间吸附和芬顿反应,现有的铁碳 (Fe/N-C) 催化剂在活性和耐久性方面面临挑战.
研究的目的:
- 设计和开发一种新的Fe/N-C电催化剂,增强PEMFC的活性和耐用性.
- 解决当前Fe/N-C催化剂的局限性,特别是强中间结合和Fe脱金属化.
- 在没有白金组金属的PEMFC中实现高性能.
主要方法:
- 在二维碳层上合成新Fe/N-C催化剂.
- 嵌入单个Fe原子位点在纳米突出的内表面.
- 在纳米突起上使用石墨化外碳层来修改中间结合和基质生成.
主要成果:
- 新型Fe/N-C催化剂具有独特的纳米结构和分散的纳米突出.
- 单个Fe原子位点主要固定在纳米突出内部的曲面上.
- 石墨化的外层碳有效地减弱了氧化的中间结合,并减少了基的产生.
- 在H2-空气PEMFC中实现了0.75W cm-2的记录功率密度.
- 经过300多个小时的运行,
结论:
- 设计的Fe/N-C催化剂代表了无组金属电催化剂的重大进步.
- 纳米结构和Fe原子位点集成有效提高了催化性能和耐用性.
- 这种发展为更具成本效益和高性能燃料电池铺平了道路.
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