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3萬(wàn)次循環(huán)，幾乎無(wú)衰減！北化工莊仲濱/李暉最新Nature子刊！

第一作者：Jinjie Fang, Haiyong Wang, Qian Dang

通訊作者：莊仲濱，李暉，Yushan Yan

通訊單位：北京化工大學(xué)，美國(guó)特拉華大學(xué)

論文速覽

氫氧化物交換膜燃料電池（HEMFCs）具有使用低成本的材料的優(yōu)勢(shì)，但受到負(fù)極氫氧化反應(yīng)（HOR）動(dòng)力學(xué)緩慢的阻礙。本文報(bào)道了一種原子分散的銥（Ir）錨定在碳負(fù)載Mo₂C納米顆粒上（Ir_SA-Mo₂C/C）的高效穩(wěn)定堿性HOR催化劑。該催化劑具有顯著的HOR活性，其比交換電流密度達(dá)到4.1 mA cm^-2_ECSA，是Ir/C的10倍，并且在經(jīng)過(guò)30000次循環(huán)的加速穩(wěn)定性測(cè)試后幾乎沒有衰減。

理論計(jì)算表明，這種高HOR活性歸因于獨(dú)特的Mo₂C基底，不僅優(yōu)化了Ir位點(diǎn)的氫（H）結(jié)合能力，還提供了增強(qiáng)的羥基（OH）結(jié)合位點(diǎn)。使用低載量（0.05 mg_Ir?cm^-2）的Ir_SA-Mo₂C/C作為負(fù)極，所制備的氫氧化物交換膜燃料電池（HEMF）能提供高達(dá)1.64 W cm^-2的峰值功率密度。該工作表明，原子分散的貴金屬負(fù)載在碳化物上可能是實(shí)現(xiàn)高性能HEMFCs的有希望的策略。

圖文導(dǎo)讀

圖1：Ir_SA-Mo₂C/C的合成與表征

圖2：Ir_SA-Mo₂C/C的結(jié)構(gòu)分析

圖3：Ir_SA-Mo₂C/C的HOR性能

圖4：Ir_SA-Mo₂C/C的穩(wěn)定性

圖5：機(jī)理研究

總結(jié)展望

本研究開發(fā)了一種原子分散的Ir催化劑，通過(guò)在Mo₂C基底上精確調(diào)控Ir位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化的氫結(jié)合和增強(qiáng)的羥基結(jié)合，從而顯著提高了堿性HOR的性能。

Ir_SA-Mo₂C/C催化劑在HEMFC中展現(xiàn)出了高活性和高穩(wěn)定性，具有較低的貴金屬負(fù)載量需求，為減少電催化中的貴金屬使用提供了有希望的途徑。未來(lái)的工作可以進(jìn)一步探索此類催化劑在不同條件下的性能，以及如何進(jìn)一步優(yōu)化其結(jié)構(gòu)以提高長(zhǎng)期穩(wěn)定性和規(guī)模化應(yīng)用潛力。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Atomically dispersed Iridium on Mo₂C as an efficient and stable alkaline hydrogen oxidation reaction catalyst

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-48672-9

原創(chuàng)文章，作者：計(jì)算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/05/22/bff03ec1d3/

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