Atomically dispersed iron sites with a nitrogen–carbon coating as highly active and durable oxygen reduction catalysts for fuel cells

催化作用 质子交换膜燃料电池 碳纤维 材料科学 铂金 化学工程 氧气 氢 涂层 可逆氢电极 无机化学 化学 纳米技术 电极 电化学 复合材料 有机化学 工作电极 复合数 物理化学 工程类
作者
Shengwen Liu,Chenzhao Li,Michael J. Zachman,Yachao Zeng,Haoran Yu,Boyang Li,Maoyu Wang,Jonathan P. Braaten,Jiawei Liu,Harry M. Meyer,Marcos Lucero,Arthur Jeremy Kropf,E. Ercan Alp,Qing Gong,Qiurong Shi,Zhenxing Feng,Hui Xu,Guofeng Wang,Deborah J. Myers,Jian Xie
出处
期刊:Nature Energy [Nature Portfolio]
卷期号:7 (7): 652-663 被引量:733
标识
DOI:10.1038/s41560-022-01062-1
摘要

Nitrogen-coordinated single atom iron sites (FeN4) embedded in carbon (Fe–N–C) are the most active platinum group metal-free oxygen reduction catalysts for proton-exchange membrane fuel cells. However, current Fe–N–C catalysts lack sufficient long-term durability and are not yet viable for practical applications. Here we report a highly durable and active Fe–N–C catalyst synthesized using heat treatment with ammonia chloride followed by high-temperature deposition of a thin layer of nitrogen-doped carbon on the catalyst surface. We propose that catalyst stability is improved by converting defect-rich pyrrolic N-coordinated FeN4 sites into highly stable pyridinic N-coordinated FeN4 sites. The stability enhancement is demonstrated in membrane electrode assemblies using accelerated stress testing and a long-term steady-state test (>300 h at 0.67 V), approaching a typical Pt/C cathode (0.1 mgPt cm−2). The encouraging stability improvement represents a critical step in developing viable Fe–N–C catalysts to overcome the cost barriers of hydrogen fuel cells for numerous applications. Fe–N–C materials are promising oxygen reduction catalysts for proton-exchange membrane fuel cells but still lack sufficient long-term durability for practical applications. Here the authors fabricate an Fe–N–C material with a thin N–C layer on the surface, leading to a highly durable and active catalyst.
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
刚刚
搜集达人的应助被ChemHu采纳,获得10
1秒前
1秒前
艾雪发布了新的文献求助10
2秒前
CharmyKk完成签到,获得积分10
2秒前
踏实奇异果完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
赘婿的应助被孙大包采纳,获得10
3秒前
3秒前
风中幻巧完成签到,获得积分10
3秒前
大白鹅完成签到,获得积分10
3秒前
spicyfish完成签到,获得积分10
3秒前
邱先生的应助被Lafeyer采纳,获得10
4秒前
小雨快跑完成签到,获得积分10
4秒前
李健的小迷弟的应助被huudat采纳,获得10
4秒前
科目三的应助被小帅采纳,获得10
4秒前
桃子完成签到 ,获得积分10
4秒前
热沙来提发布了新的文献求助10
4秒前
xiang完成签到,获得积分10
5秒前
十里完成签到 ,获得积分10
5秒前
神勇的元芹完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
李健的粉丝团团长的应助被he采纳,获得10
6秒前
6秒前
7秒前
yan完成签到,获得积分10
8秒前
我问问发布了新的文献求助10
8秒前
JLB完成签到 ,获得积分10
8秒前
翠果的嘴完成签到,获得积分10
9秒前
Dr_JennyZ发布了新的文献求助10
9秒前
lwz发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
马路牙子完成签到 ,获得积分10
10秒前
遇晨完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
JamesPei的应助被彪壮的半芹采纳,获得10
11秒前
一一发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
youyangdeyun的应助被兑为泽采纳,获得10
11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
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Stochastic Models in Operations Research,Vol. 2 600
Organizational Behavior 510
桑白皮エキスの実験的, 臨床的育毛効果について 500
Comprehensive Heterocyclic Chemistry IV 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8042724
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9475319
关于积分的说明 21278188
捐赠科研通 7611002
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3391629
关于科研通互助平台的介绍 2523241
邀请新用户注册赠送积分活动 2429521