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將昂貴且稀有的Pt替換為M-N-C催化劑用于ORR電催化構(gòu)筑質(zhì)子交換膜燃料電池目前受限于催化活性不足的問(wèn)題。

有鑒于此，廈門大學(xué)孫世剛院士、姜艷霞教授、黃蕊博士等報(bào)道優(yōu)化碳結(jié)構(gòu)和Fe-N₄位點(diǎn)的配位環(huán)境，得到高活性Fe-N-C催化劑。

本文要點(diǎn)

（1）

通過(guò)關(guān)鍵的高溫NH₄Cl和NH₄Br處理，不僅增強(qiáng)Fe-N₄的本征活性和活性位點(diǎn)密度，而且引入大量的缺陷位點(diǎn)，痕量Br離子，并且形成介孔碳結(jié)構(gòu)。

（2）

界面Br離子能夠顯著的改善離子交聯(lián)聚合物和催化劑粒子之間的相互作用，從而增強(qiáng)離子交聯(lián)聚合物的滲透，優(yōu)化三相界面處的O₂傳輸和電荷轉(zhuǎn)移。在80 ℃的H₂-O₂燃料電池中，在0.9 V實(shí)現(xiàn)了1.86 W cm^-2的峰值功率密度和54 mA cm^-2的交換電流密度。這項(xiàng)研究展示了調(diào)控界面微環(huán)境的重要作用。

參考文獻(xiàn)

Yin, S., Chen, L., Yang, J. et al. A Fe-NC electrocatalyst boosted by trace bromide ions with high performance in proton exchange membrane fuel cells. Nat Commun 15, 7489 (2024)

DOI: 10.1038/s41467-024-51858-w

https://www.nature.com/articles/s41467-024-51858-w