亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

Performance enhancement and degradation mechanism identification of a single-atom Co–N–C catalyst for proton exchange membrane fuel cells

催化作用 质子交换膜燃料电池 铂金 无机化学 碳纤维 氧气 化学 金属 材料科学 有机化学 复合材料 复合数
作者
Xiaohong Xie,Cheng He,Boyang Li,Yanghua He,David A. Cullen,Evan C. Wegener,A. Jeremy Kropf,Ulises Martinez,Yingwen Cheng,Mark Engelhard,Mark Bowden,Miao Song,Teresa Lemmon,Xiaohong S. Li,Zimin Nie,Jian Liu,Deborah J. Myers,Piotr Zelenay,Guofeng Wang,Gang Wu
出处
期刊:Nature Catalysis [Nature Portfolio]
卷期号:3 (12): 1044-1054 被引量:721
标识
DOI:10.1038/s41929-020-00546-1
摘要

The development of catalysts free of platinum-group metals and with both a high activity and durability for the oxygen reduction reaction in proton exchange membrane fuel cells is a grand challenge. Here we report an atomically dispersed Co and N co-doped carbon (Co–N–C) catalyst with a high catalytic oxygen reduction reaction activity comparable to that of a similarly synthesized Fe–N–C catalyst but with a four-time enhanced durability. The Co–N–C catalyst achieved a current density of 0.022 A cm−2 at 0.9 ViR-free (internal resistance-compensated voltage) and peak power density of 0.64 W cm−2 in 1.0 bar H2/O2 fuel cells, higher than that of non-iron platinum-group-metal-free catalysts reported in the literature. Importantly, we identified two main degradation mechanisms for metal (M)–N–C catalysts: catalyst oxidation by radicals and active-site demetallation. The enhanced durability of Co–N–C relative to Fe–N–C is attributed to the lower activity of Co ions for Fenton reactions that produce radicals from the main oxygen reduction reaction by-product, H2O2, and the significantly enhanced resistance to demetallation of Co–N–C. Platinum-group-metal-free, non-iron catalysts are highly desirable for the oxygen reduction reaction at proton exchange membrane (PEM) fuel cell cathodes, as they avoid the detrimental Fenton reactions. Now, a cobalt and nitrogen co-doped carbon catalyst with atomically dispersed porphyrin-like CoN4C12 sites is reported with an improved activity and durability in PEM fuel cell conditions.
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
12秒前
参也发布了新的文献求助10
17秒前
宋艳芳完成签到,获得积分10
18秒前
脑洞疼应助陈彦宇采纳,获得10
36秒前
Copyright应助科研通管家采纳,获得10
41秒前
Copyright应助科研通管家采纳,获得10
41秒前
45秒前
孢子完成签到,获得积分10
50秒前
陈彦宇发布了新的文献求助10
50秒前
1分钟前
托尔斯泰发布了新的文献求助10
1分钟前
科研通AI6.3应助yeyiliux采纳,获得10
1分钟前
FashionBoy应助奈何采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
陈彦宇完成签到,获得积分10
1分钟前
yeyiliux发布了新的文献求助10
1分钟前
墨子梓墨完成签到,获得积分10
1分钟前
yeyiliux完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
托尔斯泰发布了新的文献求助10
2分钟前
2分钟前
2分钟前
可爱邓邓完成签到 ,获得积分10
2分钟前
白芷完成签到 ,获得积分10
3分钟前
3分钟前
3分钟前
lyz0123发布了新的文献求助10
3分钟前
芜湖芜湖芜湖完成签到,获得积分10
3分钟前
3分钟前
3分钟前
托尔斯泰发布了新的文献求助10
3分钟前
汉堡包应助参也采纳,获得10
4分钟前
hongxuezhi完成签到,获得积分10
4分钟前
Victor完成签到,获得积分20
4分钟前
dan完成签到,获得积分10
4分钟前
4分钟前
参也发布了新的文献求助10
4分钟前
Copyright应助科研通管家采纳,获得10
4分钟前
lyz0123完成签到,获得积分10
4分钟前
4分钟前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
Prescott's Microbiology: 2026 Release ISE 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(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
Environmental Leverage in Times of Climate Crisis: Product Standards, Carbon Border Measures and Preferential Trade Agreements 1000
Erwählung und Berufung bei Paulus: Bedeutung, Entwicklung und Funktion einer Vorstellung in ihrem frühjüdischen und griechisch-römischen Kontext 850
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7201485
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8835940
关于积分的说明 18650383
捐赠科研通 6844779
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3179054
关于科研通互助平台的介绍 2335482
邀请新用户注册赠送积分活动 2153462