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北京中研環(huán)科

圍繞科研 服務(wù)科研

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催化劑耐久性評估Nature Catalysis
來源: | 作者:中研環(huán)科 | 發(fā)布時間: 2022-05-11 | 464 次瀏覽 | 分享到:

催化劑耐久性評估Nature Catalysis

▲第一作者：Hanguang Zhang, Luigi Osmieri, Jae Hyung Park
通訊作者：Piotr Zelenay
通訊單位：美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室
DOI: https://doi.org/10.1038/s41929-022-00778-3


01

背景介紹


聚合物電解質(zhì)燃料電池（PEFC）是一種電化學(xué)裝置，用于將燃料（通常為氫氣）的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。幾十年來，人們一直在研究低成本且地球含量豐富的無鉑族金屬（PGM-free）催化劑，以替代基于PGM的ORR催化劑。盡管不含PGM的材料最近在活性方面有了顯著改善，尤其是從非貴金屬過渡金屬、氮和碳（M–N–C催化劑）中獲得的材料，但它們的穩(wěn)定性和耐久性仍然不足以滿足實際應(yīng)用。因此，越來越多的研究有針對性地了解和緩解無PGM催化劑的衰退途徑。此類研究需要在與燃料電池陰極運行相關(guān)的條件進(jìn)行，同時在合理的時間內(nèi)完成。到目前為止，還沒有提出此類條件，這使得比較已發(fā)表的結(jié)果、評估新催化劑合成和整合方法的影響以及量化該領(lǐng)域的進(jìn)展十分困難。目前評估無鉑族金屬催化劑性能和耐久性的方法通常限于計時電流法和電壓循環(huán)法。這兩種方法不適合精確評估原子分散的碳基M–N–C催化劑的性能，這是因為其在中性氣體環(huán)境中的潛在循環(huán)導(dǎo)致相對較小的性能損失，從而歪曲了這類ORR催化劑的實際耐久性。

02

本文亮點


1. 本文介紹了專門為PEFC陰極的無PGM氧還原電催化劑設(shè)計的耐久性測試方法和催化劑性能評估指標(biāo)。
2. 在三個國家實驗室的跨實驗室研究中，使用兩種Fe–N–C催化劑驗證了主要耐久性方案，獲得了極好的一致性，跨實驗室研究證實這一至關(guān)重要的方案可以可靠地用于評估無鉑催化劑的耐久性。