Geometrically Deformed Iron-Based Single-Atom Catalysts for High-Performance Acidic Proton Exchange Membrane Fuel Cells

催化作用 质子交换膜燃料电池 沸石咪唑盐骨架 热解 掺杂剂 碳纤维 材料科学 金属 化学 脱氢 化学工程 金属有机骨架 无机化学 复合材料 有机化学 吸附 冶金 复合数 工程类 兴奋剂 生物化学 光电子学
作者
Lei Shi,Xuanni Lin,Feng Liu,Yongde Long,Ruyi Cheng,Chun Hui Tan,Yang Liu,Chuangang Hu,Shenlong Zhao,Dong Liu
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:12 (9): 5397-5406 被引量:86
标识
DOI:10.1021/acscatal.2c00915
摘要

Atomically dispersed metal–nitrogen–carbon (M–N–C) catalysts have emerged as the promising alternative to replace platinum-based catalysts for oxygen reduction reaction (ORR) in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). However, their practical applications are restricted by the relatively low intrinsic activity, low utilization rate, and poor stability of atomic metal sites. Herein, we propose a simple but efficient strategy to synthesize a geometrically deformed single Fe site catalyst (d-SA-FeNC) by trace NaCl-coating-assisted pyrolysis of Fe-containing zeolitic imidazolate frameworks. Benefiting from the significantly exposed Fe-N4 active sites and enhanced mass transport by the hierarchically porous structure, the newly developed catalysts exhibit improved ORR performance in acidic media. Remarkably, the as-constructed membrane electrode assemblies achieve high peak power densities of 0.904 and 0.502 W cm–2 in H2–O2 and H2–air PEMFCs even at a low catalyst loading of 1 mg cm–2, respectively, revealing ultrahigh mass activity density. Both experimental and theoretical results reveal that the enhanced intrinsic activity is attributed to the synergy of deformed Fe-N4 moieties and the surrounding graphitic N dopant. In addition, the locally increased graphitization of the carbon matrix can efficiently reduce carbon corrosion, thereby promoting catalyst stability. This work provides useful guidance for the development of highly efficient ORR 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
是榤啊完成签到 ,获得积分10
刚刚
叶子发布了新的文献求助10
1秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
1秒前
Purplesky完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
水木年华发布了新的文献求助10
2秒前
1142722完成签到 ,获得积分10
2秒前
Asumita发布了新的文献求助10
3秒前
寒水完成签到 ,获得积分10
3秒前
Zooey旎旎完成签到,获得积分10
3秒前
原电池完成签到,获得积分10
3秒前
磷钼酸奎琳完成签到,获得积分10
4秒前
moon完成签到,获得积分10
4秒前
DianaLee完成签到 ,获得积分10
5秒前
彭于晏应助巴拉巴拉采纳,获得10
6秒前
WillGUO发布了新的文献求助20
6秒前
Amorfati完成签到,获得积分10
7秒前
兴奋的天蓉完成签到 ,获得积分10
7秒前
小葱头应助刘星宇采纳,获得30
8秒前
吴开珍完成签到 ,获得积分10
9秒前
舒适的淇完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
充电宝应助zijingsy采纳,获得10
10秒前
Jasper应助叶子采纳,获得10
11秒前
Summer完成签到 ,获得积分10
11秒前
愉快的初曼完成签到 ,获得积分10
12秒前
啊德哈卡完成签到,获得积分10
13秒前
时代炸蛋完成签到 ,获得积分10
13秒前
小白完成签到 ,获得积分10
13秒前
Tutuy完成签到,获得积分10
13秒前
英俊的铭应助1142722采纳,获得10
14秒前
14秒前
nature完成签到,获得积分10
15秒前
小曹医生完成签到,获得积分10
16秒前
熊博士完成签到,获得积分10
16秒前
自信的谷南完成签到,获得积分10
17秒前
多喝水完成签到 ,获得积分10
17秒前
Asumita完成签到,获得积分10
18秒前
小旭发布了新的文献求助10
19秒前
jadexuanxuan完成签到,获得积分10
19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
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Principles of town planning : translating concepts to applications 500
Social Work and Social Welfare: An Invitation(7th Edition) 410
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6059207
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7891791
关于积分的说明 16297490
捐赠科研通 5203448
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2783957
邀请新用户注册赠送积分活动 1766631
关于科研通互助平台的介绍 1647165