除了初始活性的巨大进步外,Fe–N–C催化剂还面临着酸性介质中稳定性问题的重大挑战,必须克服这一问题才能取代燃料电池阴极中的Pt。然而,燃料电池中的复杂现象以及理解Fe–N–C阴极失活机制的困难阻碍了延长稳定性的解决方案。鉴于此,来自浦项科技大学化学系的Chang Hyuck Choi和蒙彼利埃大学的Frédéric Jaouen等人系统研究了在温度/气体可控的气体扩散电极流动池中,Fe–N–C的活性位点密度和转换频率的时间分辨变化,以及氧还原反应电流的同时降低。
文章要点:
1) 该研究发现,铁浸出的操作诊断确定了现场密度变化对操作参数的强烈依赖性,并绘制了寿命依赖性稳定性图,成功揭示了操作过程中主要降解机制的变化;
2) 此外,研究还开发了一种以位点分离的Pt离子作为非催化稳定剂的概念验证策略,在理论计算的支持下,证实了通过减少Fe溶解来增强燃料电池的稳定性,为耐用的Fe–N–C催化剂提供了新的设计原则。
参考资料:
Bae, G., Kim, M.M., Han, M.H. et al. Unravelling the complex causality behind Fe–N–C degradation in fuel cells. Nat Catal (2023).
10.1038/s41929-023-01039-7
https://doi.org/10.1038/s41929-023-01039-7