Optimizing the Mass Transport and Atomic Fe Intrinsic Activity to Achieve High-Performing Fuel Cells

化学 大规模运输 化学物理 纳米技术 生化工程 工程类 材料科学
作者
Haiyang Fan,Yarong Liu,Jiaxin Li,Zunhang Lv,Changli Wang,Rui Liu,Feilong Dong,Chongao Tian,Xiao Feng,Wenxiu Yang,Bo Wang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:147 (22): 18953-18962 被引量:54
标识
DOI:10.1021/jacs.5c03499
摘要

Due to the insufficient three-phase interfaces and high oxygen transport resistance, the high intrinsic activity cannot be sufficiently utilized in practical proton-exchange membrane fuel cells (PEMFCs). The efficient transport of protons and reactants within the catalyst layers (CL) is largely influenced by the pore structure of the carbon support, hosting both metal sites and ionomers. Herein, we constructed a porous nanosheet Pt-free catalyst (FeAC-N-SC) by selecting a highly nitrogen-rich GT-18 MOF via salt template to realize the improvement of PEMFC performance. The simulation and experimental results illustrate that the microstructure can benefit the homogeneous dispersion of ionomers and facilitate oxygen mass transport in the cathode CL, ultimately achieving efficient utilization of catalytic activities. The PEMFC assembled from the FeAC-N-SC catalyst exhibited an outstanding peak power density of 1.1 W cm–2 and durability (61% power density retention after AST-30k cycles and 92% voltage retention after 100 h OCV test). DFT results demonstrated that the introduction of Fe atomic clusters can boost the intrinsic activity of ORR by regulating the electron distribution of single-atomic Fe–N4 sites. This study reveals the relationship between CL design, mass transport, and electrode microstructure, which successfully exploits the intrinsic activity of cathode catalysts and enhances the power generation capacity.
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
上官若男应助Seven采纳,获得10
1秒前
1秒前
龙飞凤舞完成签到,获得积分0
1秒前
2秒前
Eugene发布了新的文献求助10
2秒前
WANGYU发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
香蕉觅云应助欢喜的梦旋采纳,获得10
3秒前
3秒前
bkagyin应助慢羊羊采纳,获得10
4秒前
Eourique完成签到,获得积分10
4秒前
全球完成签到,获得积分10
4秒前
通~发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
老实寒云完成签到 ,获得积分10
4秒前
思源应助清爽的成仁采纳,获得10
5秒前
T_KYG发布了新的文献求助10
6秒前
哈哈小韩发布了新的文献求助10
6秒前
天天快乐应助RenHP采纳,获得10
7秒前
7秒前
畅快的稚晴完成签到 ,获得积分10
7秒前
飞越发布了新的文献求助10
7秒前
科研通AI6.2应助千柳采纳,获得10
7秒前
8秒前
liuxinyi010完成签到,获得积分10
8秒前
竹心完成签到,获得积分10
8秒前
调皮正豪完成签到,获得积分10
8秒前
陶淳发布了新的文献求助10
9秒前
April发布了新的文献求助10
9秒前
花花应助南国药苑采纳,获得10
9秒前
9秒前
科研通AI2S应助姚小姚88采纳,获得10
9秒前
咦哈完成签到 ,获得积分20
9秒前
元谷雪发布了新的文献求助10
9秒前
852应助ljj采纳,获得10
10秒前
10秒前
科研型高松灯完成签到 ,获得积分10
10秒前
墨庚完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
赘婿应助野性的元容采纳,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
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
适配Micro-LED色转换的高兼容性量子点负性光刻胶制备与工艺研究 500
Direct and Iterative Linear System Solvers 500
Vander's Renal Physiology第10版 500
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 7307295
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8925034
关于积分的说明 18911294
捐赠科研通 6969952
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3212543
关于科研通互助平台的介绍 2381157
邀请新用户注册赠送积分活动 2190171