Atomically Dispersed Isolated Fe–Ce Dual-Metal-Site Catalysts for Proton-Exchange Membrane Fuel Cells

催化作用 材料科学 质子交换膜燃料电池 金属 吸附 化学工程 无机化学 物理化学 化学 有机化学 工程类 冶金
作者
Bolong Yang,Haifeng Yu,Xudong Jia,Qian Cheng,Yaoliang Ren,Bing He,Zhonghua Xiang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (19): 23316-23327 被引量:16
标识
DOI:10.1021/acsami.3c03203
摘要

Atomically dispersed single-metal-site catalysts are hailed as the most promising category for the oxygen reduction reaction (ORR) with full metal utilization and complete exploitation of intrinsic activity. However, due to the inherent electronic structure of single-metal atoms in MNx, it is difficult to break the linear relationship between catalytic activity and adsorption energy of reaction intermediates, and the performance of such catalysts still falls short of expectations. Herein, we change the adsorption structure by constructing Fe-Ce atomic pairs to modulate the iron d-orbital electron configuration, breaking the linear relationship based on single-metal sites. The 4f cruise electrons of cerium element reduce the d-orbital center of iron in the synthesized FeCe-single atom dispersed hierarchical porous nitrogen-doped carbon (FeCe-SAD/HPNC) catalyst, and more orbital-occupied states appear near the fermi level, which weakens the adsorption strength in the active center and oxygen species, so that the rate-determining step was shifted from *OH desorption to *O > *OH, rendering the excellent ORR performances of the FeCe-SAD/HPNC catalyst. The synthesized FeCe-SAD/HPNC catalyst shows excellent activity, with a half-wave potential as high as 0.81 V for ORR in 0.1 M HClO4 solution. Additionally, by constructing a three-phase reaction interface with a hierarchical porous structure, the H2-O2 proton-exchange membrane fuel cell (PEMFC) assembled with FeCe-SAD/HPNC as cathode catalyst achieves a maximum power density of 0.771 W cm-2 and good stability.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
啵啵龙发布了新的文献求助10
1秒前
余小莉完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
woreaixuexi完成签到,获得积分10
3秒前
moralz发布了新的文献求助10
3秒前
酷波er应助可靠的凌丝采纳,获得10
3秒前
HANGOVERG完成签到,获得积分10
4秒前
Mayday发布了新的文献求助30
5秒前
Astro发布了新的文献求助20
5秒前
Chang发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
6秒前
YongGanNN完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
ernongchang完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
苏卿应助欣喜尔蝶采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
vv完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
ppp发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
深情安青应助香蕉秋柳采纳,获得10
10秒前
10秒前
11秒前
所所应助年轻的吐司采纳,获得10
11秒前
SCINEXUS应助沉默南露采纳,获得20
11秒前
11秒前
sulh发布了新的文献求助10
11秒前
白隐完成签到,获得积分10
11秒前
缓慢的秋莲完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
12秒前
俏皮的一德完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
12秒前
秀丽的冰萍完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
14秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 888
Essentials of thematic analysis 700
A Dissection Guide & Atlas to the Rabbit 600
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3125274
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2775580
关于积分的说明 7727081
捐赠科研通 2431059
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1291657
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 622216
版权声明 600368