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:88
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
GingerF应助易一采纳,获得50
刚刚
usr123完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
陆蔚完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
liu完成签到,获得积分10
3秒前
马腾龙完成签到 ,获得积分10
3秒前
lsy完成签到,获得积分10
4秒前
谷粱安卉完成签到 ,获得积分10
5秒前
负责的寒梅完成签到,获得积分0
6秒前
1234567发布了新的文献求助10
7秒前
9秒前
9秒前
脑洞疼应助zz采纳,获得10
9秒前
10秒前
香蕉觅云应助易一采纳,获得50
11秒前
11秒前
yxlao完成签到,获得积分10
11秒前
小猪发布了新的文献求助10
12秒前
坚定的无心完成签到,获得积分10
14秒前
tonia发布了新的文献求助10
14秒前
cici发布了新的文献求助20
14秒前
轻浔发布了新的文献求助10
15秒前
RenYT完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
xuyuan关注了科研通微信公众号
18秒前
18秒前
19秒前
小二郎应助优雅的靖仇采纳,获得10
19秒前
点点完成签到 ,获得积分10
19秒前
20秒前
碧蓝安梦完成签到,获得积分10
21秒前
usr123发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
LG发布了新的文献求助10
21秒前
光亮小馒头完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
爱笑的书蝶完成签到 ,获得积分10
24秒前
吴彬发布了新的文献求助10
24秒前
Ava应助笑点低的不二采纳,获得30
24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
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Metallurgy at high pressures and high temperatures 2000
Various Faces of Animal Metaphor in English and Polish 800
The SAGE Dictionary of Qualitative Inquiry 610
Signals, Systems, and Signal Processing 610
An Introduction to Medicinal Chemistry 第六版习题答案 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6342998
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8158157
关于积分的说明 17150539
捐赠科研通 5399357
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2859810
邀请新用户注册赠送积分活动 1837906
关于科研通互助平台的介绍 1687599