Converting Fe–N–C single‐atom catalyst to a new FeNxSey cluster catalyst for proton‐exchange membrane fuel cells

催化作用 质子交换膜燃料电池 星团(航天器) 质子 燃料电池 Atom(片上系统) 化学 材料科学 纳米技术 化学工程 物理 有机化学 核物理学 工程类 计算机科学 嵌入式系统 程序设计语言
作者
Yang Zhao,Pengfei Yin,Yuanyuan Yang,Ruguang Wang,Cairong Gong,Jisi Li,Jiaxin Guo,Quanlu Wang,Tao Ling
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/ange.202419501
摘要

Abstract Iron‐nitrogen‐carbon (Fe−N−C) single‐atom catalyst is the most promising alternative to platinum catalyst for proton‐exchange membrane fuel cells (PEMFCs), however its high performance cannot be maintained for a long enough time in device operation. The construction of a new Fe coordination environment that is completely different from the square‐planar Fe−N 4 configuration in classic Fe−N−C catalyst is expected to break the current stability limits of Pt‐free catalysts, which however remains unexplored. Here, we report, for the first time, the conversion of Fe−N−C catalyst to a new FeN x Se y cluster catalyst, where the active Fe sites are three‐dimensionally (3D) co‐coordinated by N and Se atoms. Due to this unique Fe coordination configuration, the FeN x Se y catalyst exhibits much better 4e − ORR activity and selectivity than the state‐of‐the‐art Fe−N−C catalyst. Specifically, the yields of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and ⋅OH radicals on the FeN x Se y catalyst are only one‐quarter and one‐third of that on the Fe−N−C counterpart, respectively. Therefore, the FeN x Se y catalyst exhibits outstanding cyclic stability, losing only 10 mV in half‐wave potential E 1/2 after 10,000 potential cycles, much smaller than that of the Fe−N−C catalyst (56 mV), representing the most stable Pt‐free catalysts ever reported for PEMFCs. More significantly, the 3D co‐coordination structure effectively inhibits the Fe demetallization of the FeN x Se y catalyst in the presence of H 2 O 2 . As a result, the FeN x Se y based PEMFC shows excellent durability, with the current density attenuation significantly lower than that of the Fe−N−C based device after accelerated durability testing. Our work provides guidance for the development of next‐generation Pt‐free catalysts for PEMFCs.
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
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
哆啦噩梦发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
包容的鸽子完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
王明磊发布了新的文献求助10
2秒前
儒雅颜发布了新的文献求助10
3秒前
orixero应助风中雨竹采纳,获得10
3秒前
4秒前
4秒前
Criminology34应助lucky采纳,获得10
4秒前
kk完成签到,获得积分10
5秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
6秒前
joy发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
hbkj发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
所所应助xinyc采纳,获得10
9秒前
禹无极发布了新的文献求助10
9秒前
livi发布了新的文献求助30
10秒前
10秒前
Noroco完成签到,获得积分10
12秒前
姬鲁宁完成签到 ,获得积分10
12秒前
growl完成签到,获得积分10
13秒前
Fine发布了新的文献求助10
13秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
13秒前
随遇完成签到 ,获得积分10
13秒前
桐桐应助韩医生口腔采纳,获得10
14秒前
xianshi完成签到,获得积分20
15秒前
15秒前
CodeCraft应助RYK采纳,获得10
16秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
Owen应助高飞采纳,获得10
19秒前
19秒前
19秒前
20秒前
李哈哈发布了新的文献求助10
20秒前
911发布了新的文献求助10
21秒前
22秒前
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 2000
中国脑卒中防治报告 1000
Variants in Economic Theory 1000
Global Ingredients & Formulations Guide 2014, Hardcover 1000
Research for Social Workers 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5826287
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 6014575
关于积分的说明 15569073
捐赠科研通 4946592
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2664891
邀请新用户注册赠送积分活动 1610666
关于科研通互助平台的介绍 1565636