开发高活性、耐用的无铂氧还原反应（ORR）催化剂对阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）的实际应用至关重要。鉴于此，加拿大滑铁卢大学陈忠伟、北京化工大学曹达鹏等通过整合理论计算和实验，专门为AEMFC设计和开发了一种具有石墨氮调节缺陷结构的无金属碳催化剂（标记为NDPC-1000）。

本文要点：

（1）密度泛函理论计算首先表明，石墨N可以调整五边形和扶手椅缺陷的电荷密度，以达到吸附能-活性火山图的顶部，而耐久性的增强归因于C-N共价键的高离解能。

（2）在这一指导下，合成的NDPC-1000证明了其在碱性介质中的高ORR活性和耐用性。对于H₂/O₂反应气体，以该催化剂为阴极的AEMFC提供913 mW cm⁻²的峰值功率密度。通过在0.25 A cm⁻²下连续运行100小时，仅电压衰减≈25%，验证了前所未有的燃料电池耐久性，这是所有报道的无金属基AEMFC中最大的。

Yang, L., Liu, H., Qiao, Z., Sun, P., Li, D., Jiang, R., Liu, S., Niu, Z., Zhang, Y., Lin, T., Zhang, Q., Gu, L., Wang, S., Cao, D., Chen, Z., Highly Active and Durable Metal-Free Carbon Catalysts for Anion-Exchange Membrane Fuel Cells. Adv. Energy Mater. 2023, 2204390.

DOI: 10.1002/aenm.202204390

https://doi.org/10.1002/aenm.202204390