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揭示用于氧還原反應(yīng)的 Fe-N-C 催化劑隨電位變化的降解機(jī)制

來源:理化有限公司   2024年10月22日 10:44  

揭示用于氧還原反應(yīng)的 Fe-N-C 催化劑隨電位變化的降解機(jī)制

(2024年理化(香港)有限公司“論文獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”入選論文)


隨著我國(guó)氫能發(fā)展加快,解決鉑基催化劑的高成本和資源匱乏等瓶頸問題,研究開發(fā)新型能源催化材料,對(duì)于質(zhì)子交換膜燃料電池產(chǎn)業(yè)具有重要戰(zhàn)略價(jià)值。

近日,中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所邢巍教授課題組在國(guó)際期刊《SCIENCE CHINA Chemistry》(JCR一區(qū))發(fā)表《Unraveling the Potential-dependent Degradation Mechanism in Fe-N-C Catalysts for Oxygen Reduction Reaction》論文(期刊已收稿),研究監(jiān)測(cè)了氧還原反應(yīng)(ORR)過程中電極的實(shí)時(shí)變化,揭示了Fe-N-C催化劑固有的電位依賴性降解機(jī)制。利用原位差分電化學(xué)質(zhì)譜技術(shù),確定了不同性能損失程度的3個(gè)不同電位區(qū)域。特別是在低電位下,觀察到了碳腐蝕信號(hào)。理論計(jì)算和熒光探針實(shí)驗(yàn)證實(shí),高電位下的降解機(jī)制主要是由克服碳氧化能量屏障的強(qiáng)氧化電位驅(qū)動(dòng)的,而低電位下的降解主要是由ORR過程中產(chǎn)生的高濃度活性氧(ROS)引起的。該研究有助于全面了解各種降解機(jī)制之間的內(nèi)在聯(lián)系,并為提高Fe - N - C催化劑在PEMFC應(yīng)用中的耐久性提供了新的思路。




該論文研究使用了理化(香港)有限公司提供的DCDSR數(shù)字型旋轉(zhuǎn)圓盤電極進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到了良好的數(shù)據(jù)效果。DCDSR數(shù)字型旋轉(zhuǎn)圓盤電極是新一代旋轉(zhuǎn)圓盤電極,采用數(shù)字芯片控制技術(shù),轉(zhuǎn)速精準(zhǔn),直流供電,有效減少了電網(wǎng)對(duì)主機(jī)的雜波干擾,抗干擾能力強(qiáng);同時(shí)采用了含銀量更高的碳刷,確保電信號(hào)能夠無損傳輸;一體化控制,體積精巧,可拆式結(jié)構(gòu),方便置于手套箱,目前已經(jīng)在在國(guó)內(nèi)及香港多所高校實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用,客戶體驗(yàn)佳。同時(shí),理化(香港)有限公司高水準(zhǔn)的售后及應(yīng)用支持服務(wù),可以為客戶提供應(yīng)用培訓(xùn)等服務(wù),使客戶售后無憂。




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