JACS: 解耦不同不稳定机制对非贵金属O2还原催化剂的影响

NavyLIu

2023-03-30

非贵金属催化剂(NNMC)可用于取代目前用于加速质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 阴极中氧还原反应 (ORR) 的Pt基材料，但它们的耐用性差阻碍了它们在商业PEMFC中的应用。近日，保罗·谢尔研究所Juan Herranz研究了不同不稳定机制对非贵金属O₂还原催化剂的影响。

本文要点：

1) 非贵金属催化剂氧还原性能的衰减通常归因于它们的活性位点发生脱金属，或者承载这些活性中心的碳质基质的电氧化和/或离聚物、活性位点和/或碳载体的化学降解来作为ORR副产品H₂O₂的自由基。作者结合了四种降解方案，并且这些方案需要不同的阴极气体进料（即空气与N₂）、通过研究保持值和持续时间来分离上述失活机制对整体性能衰减的影响。

2) 结果表明，与H₂O₂相关的不稳定性不取决于工作电压，而仅取决于ORR 电荷。此外，碳基质在高电位下的电氧化（对于本文测试的催化剂，其在0.7 V 时触发碳氧化）比在低电位下发生的脱金属对NNMC的活性更有害。

参考文献：

Juan Herranz et.al Decoupling the Contributions of Different Instability Mechanisms to the PEMFC Performance Decay of Non-noble Metal O₂-Reduction Catalysts JACS 2023

DOI: 10.1021/jacs.2c12751

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c12751