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
刚刚
孙哈哈完成签到 ,获得积分10
1秒前
maxiaole应助梦泊采纳,获得10
2秒前
2秒前
su执完成签到,获得积分10
2秒前
微笑的凌旋完成签到,获得积分10
2秒前
cassie发布了新的文献求助30
3秒前
3秒前
鲍亚东完成签到 ,获得积分10
3秒前
Sea_U应助殷勤的雨灵采纳,获得10
3秒前
hihibear完成签到,获得积分10
3秒前
Asxx发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
王其超发布了新的文献求助10
5秒前
刘zx完成签到,获得积分10
5秒前
乐无忧发布了新的文献求助10
6秒前
Lumen发布了新的文献求助10
6秒前
研友_08ozgZ完成签到,获得积分10
6秒前
橘子完成签到,获得积分20
6秒前
7秒前
wml3466792358完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
May发布了新的文献求助10
8秒前
cchhqq完成签到,获得积分10
8秒前
李爱国应助zhengzheng采纳,获得10
8秒前
Feng发布了新的文献求助20
9秒前
10秒前
WW发布了新的文献求助10
10秒前
ddwdwdwdddw发布了新的文献求助10
10秒前
wszldmn发布了新的文献求助20
10秒前
Wynnchloe完成签到,获得积分10
10秒前
Qin完成签到,获得积分0
12秒前
涛涛神发布了新的文献求助10
12秒前
榴莲糖应助调皮的败采纳,获得20
12秒前
出厂价发布了新的文献求助10
12秒前
我的发布了新的文献求助10
13秒前
我嘞个豆完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
15秒前
NexusExplorer应助星河zp采纳,获得30
15秒前
高分求助中
Clinical Epidemiology: The Essentials, 6e 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
The Graphene Handbook (2019 Edition) 800
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
IEST-RP-CC018: Cleanroom Cleaning and Sanitization: Operating and Monitoring Procedures 600
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 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 6540895
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8331863
关于积分的说明 17854851
捐赠科研通 5646769
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2936426
邀请新用户注册赠送积分活动 1912511
关于科研通互助平台的介绍 1773529