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催化剂耐久性评估Nature Catalysis
来源: | 作者:中研环科 | 发布时间: 2022-05-11 | 742 次浏览 | 分享到:

催化剂耐久性评估Nature Catalysis

▲第一作者：Hanguang Zhang, Luigi Osmieri, Jae Hyung Park
通讯作者：Piotr Zelenay
通讯单位：美国洛斯阿拉莫斯国家实验室
DOI: https://doi.org/10.1038/s41929-022-00778-3


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背景介绍


聚合物电解质燃料电池（PEFC）是一种电化学装置，用于将燃料（通常为氢气）的化学能转化为电能。几十年来，人们一直在研究低成本且地球含量丰富的无铂族金属（PGM-free）催化剂，以替代基于PGM的ORR催化剂。尽管不含PGM的材料最近在活性方面有了显著改善，尤其是从非贵金属过渡金属、氮和碳（M–N–C催化剂）中获得的材料，但它们的稳定性和耐久性仍然不足以满足实际应用。因此，越来越多的研究有针对性地了解和缓解无PGM催化剂的衰退途径。此类研究需要在与燃料电池阴极运行相关的条件进行，同时在合理的时间内完成。到目前为止，还没有提出此类条件，这使得比较已发表的结果、评估新催化剂合成和整合方法的影响以及量化该领域的进展十分困难。目前评估无铂族金属催化剂性能和耐久性的方法通常限于计时电流法和电压循环法。这两种方法不适合精确评估原子分散的碳基M–N–C催化剂的性能，这是因为其在中性气体环境中的潜在循环导致相对较小的性能损失，从而歪曲了这类ORR催化剂的实际耐久性。

02

本文亮点


1. 本文介绍了专门为PEFC阴极的无PGM氧还原电催化剂设计的耐久性测试方法和催化剂性能评估指标。
2. 在三个国家实验室的跨实验室研究中，使用两种Fe–N–C催化剂验证了主要耐久性方案，获得了极好的一致性，跨实验室研究证实这一至关重要的方案可以可靠地用于评估无铂催化剂的耐久性。