通过尽可能低的铂（Pt）含量实现高催化性能是降低质子交换膜燃料电池（PEMFC）成本的关键。然而，降低PEMFC中的Pt负载量会导致活性位点氧的高质量传输阻力，并且由于在长期操作中尺寸的显著增长，导致负载的超细Pt纳米催化剂的稳定性降低。近日，武汉科技大学Chen Yongting、国防科技大学Hu Junzong报道了低铂燃料电池的单原子和分级孔隙气凝胶约束策略。

本文要点：

1) 作者设计了新的Pt金属/金属-N-C气凝胶催化剂，该催化剂显著降低了氧传质阻力，并且具有长期耐用性。具有分级和互连孔的Fe-N-C气凝胶载体定制使得具有超低Pt负载（50±5μg Pt/cm²）的燃料电池具有较低的局部氧传输阻力（0.18s/cm）。

2) Fe-N-C气凝胶中Fe-N位点的化学限制确保了负载Pt在高达1000°C的高温合成过程中以及作为燃料电池催化剂的实际应用中的高稳定性。超低Pt燃料电池在0.80A/cm²下具有8mV的低电位损失，并且在加速耐久性测试中的60000次循环后仍具有不变的电化学表面积。分级孔、气凝胶和单原子的结合可以充分反映它们的结构优势，并扩展对先进燃料电池催化剂合成的理解。

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Luo Yi et.al Single Atom and Hierarchical Pore Aerogel Confinement Strategy for Low-platinum Fuel CellSingle Atom and Hierarchical Pore Aerogel Confinement Strategy for Low-platinum Fuel Cell Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202300624

https://doi.org/10.1002/adma.202300624