Las celdas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC), a menudo conocidas como “banco de energía de hidrógeno”, son equipos de energía limpia que genera electricidad a partir de hidrógeno y oxígeno, que solo contiene agua como agua. Alto rendimiento, una startup de alta velocidad y una característica de emisión cero, prometen una gran promesa de transporte, electrónica portátil y generación de energía estacionaria. Desafortunadamente, los PEMFC actualmente dependen en gran medida del platino corto y costoso como catalizador, lo que hace su adopción generalizada.
Sin embargo, ahora, un equipo de científicos chinos ha desarrollado un catalista basado en hierro de alto rendimiento para las celdas de combustible que potencialmente pueden reducir la dependencia del platino. El nuevo diseño, descrito como “activación interna, protección externa”, permite el rendimiento del registro y la estabilidad a largo plazo.
Estos resultados fueron publicados Naturaleza.
Los catalistas tradicionales de Fe/NC generalmente dependen del exterior de la grafina o el carbono, lo que limita la exposición a sitios activos y obstruye su aplicación práctica. En general, PEMFC también se ha obstruido debido a la debilidad de la reacción fenoménica en el intermedio de oxígeno, la mala reacción y la debilidad de la reacción de fenotiina en el entorno oxidativo (como, H, H, H, H, H, H, H, H, H, H, H,2O2 Y · oh), las conferencias y el rendimiento del metal conducen al colapso.
Para abordar estos desafíos, el equipo de investigación dirigido por el profesor Dan Wang (actualmente en la Universidad de Shenzhen) y el profesor Zhang Sujyang desarrolló un catalista interno de hierro de átomo curvo (HOMS) con un catalista interno de átomos curvos (HOMS) en el Instituto de Ciencias de Ciencias de las Ciencias del Instituto de Ciencias de la Academia China de Ciencias. Espere cada partícula nano hueca, a unos 10 nm × El tamaño consta de 4 nm, múltiples conchas donde el átomo de Fe se concentra en las capas internas a alta densidad.
Este catalizador contiene numerosas casas nano dispersas en capas de carbono 2D, en los que los sitios de átomo de hierro individuales se embebieron principalmente dentro de la superficie curva interna de los nano homs. La capa de carbono gráfica externa de nano casas no solo debilita de manera efectiva la resistencia de unión de los intermedios de reacción oxidante, sino que también reduce la velocidad de producción de radicales hidroxiilo, lo que conduce a un entorno específico de “protección interna, protección externa” de “protección externa”. Proporciona uno.
Syncrotron X -RAY La espectroscopía de absorción de rayos ha revelado que estos átomos internos muestran principalmente +2 condición de oxidación y un ventilador4do10 Estructura de coordinación. La espectroscopía de bacterias MESB confirmó además que el 57.9 % de los sitios de Fe están en el estado del gatito D1.
Teóricamente, se ha demostrado que el aumento de la rotación refuerza la unión intermedia e interrumpe las disporas, reduciendo así la actividad. Sin embargo, la introducción de la cubierta exterior de carbono dopada con nitrógeno con postes de Fe produce repultos electroestáticos significativos (0.63-1.55 eV) entre los átomos de nitrógeno de la capa externa y los átomos de oxígeno de los intermedios adsorbidos en la cubierta interna. Debilita la fuerza de unión de Pistacho, rompe la relación de escala lineal entre ΔG*OhΔG*oY ΔG*OhY aumenta significativamente el rendimiento.
Según los investigadores, Utipiric logró un máximo de reducción de 0.34V en el oxígeno, que es mucho mejor que la estructura del planificador. También suprimió la formación y una mejor elección y estabilidad del peróxido de hidrógeno. Además, proporcionó una densidad de electricidad récord de 0.75 W. centímetros-2 Menos de 1.0 veces2Con más de 300 horas de operación permanente, con 86 % de mantenimiento de actividad.
Este trabajo establece un nuevo tipo de CS Fe/Nc para la reducción de oxígeno más activa y duradera en las celdas de combustible. La capa de NC externa grafizada debilita efectivamente la resistencia de unión de los intermedios oxigenados y · · OH suprime la raza, por lo que mejora la actividad y la estabilidad. Proporciona una nueva muestra para producir la capacidad de alto rendimiento de la electrolitista de próxima generación.
