Onderzoek naar Fe/N/C-materialen als kathodekatalysatoren in brandstofcellen met protonenuitwisselingsmembraan

Onderzoek naar Fe/N/C-materialen als kathodekatalysatoren in brandstofcellen met protonenuitwisselingsmembraan

IJzer/stikstof/koolstof (Fe/N/C)-materialen worden momenteel erkend als ideale kandidaten om op platina gebaseerde katalysatoren in de kathode van brandstofcellen met protonenuitwisselingsmembraan (PEMFC).

De ontwikkeling van schone, hernieuwbare en duurzame alternatieve energiebronnen is een dringende behoefte geworden. Protonenuitwisselingsmembraanbrandstofcellen (PEMFC) bieden een groot toepassingspotentieel. Fe/N/C-katalysatoren, als typische vertegenwoordiger van metaal/stikstof/koolstof-katalysatoren, worden als de meest veelbelovende beschouwd vanwege hun relatief goede katalytische activiteit en stabiliteit in zure elektrolyten en hun lage kosten, die veel lager zijn dan de kosten van PGM-katalysatoren. Een kathodekatalysator die PGM vervangt om ORR te katalyseren.

Hoewel de toepassing van Fe/N/C-materialen als kathodekatalysatoren in PEMFC veelbelovend is gebleken, zijn er nog steeds enkele kwesties die verder onderzoek en verkenning vereisen:

(1) Kwalitatief en kwantitatief onderzoek naar actieve sites is de sleutel tot katalytische reacties. Voor Fe/N/C-materialen: Onderzoeksvoortgang van Fe/N/C-materialen in kathodekatalysatoren in brandstofcellen met protonenuitwisselingsmembraan 5 Essentie Het werkingsmechanisme ervan in katalytische reacties zal van groot belang zijn om de prestaties van de katalysator verder te optimaliseren. Technologieën zoals elektronenmicroscopie met hoge resolutie, synchrotronstraling, enz., gecombineerd met theoretische berekeningen, kunnen worden gebruikt om de structuur en eigenschappen van actieve plaatsen en hun werkingsmechanisme bij katalytische reacties diepgaand te onthullen, nieuwe katalysatoren te ontwerpen en synthetiseren en controle te bereiken. van actieve sites. effectieve controle van punten.

(2) De stabiliteit van Fe/N/C-materialen tijdens continu gebruik moet nog verder worden verbeterd. Onderzoeken hoe de stabiliteit ervan kan worden verbeterd door materiaalontwerp en optimalisatie van de bereidingsmethode is een belangrijk onderwerp in het huidige Fe/N/C-katalysatoronderzoek. Het wordt aanbevolen om te proberen nieuwe katalysatordragers te ontwikkelen in combinatie met diepgaand onderzoek naar actieve sites om de stabiliteit van de katalysator te verbeteren.

（3）Hoewel Fe/N/C-katalysatoren het potentieel hebben getoond om PGM-katalysatoren te vervangen, hebben hun katalytische prestaties nog niet het niveau van PGM-katalysatoren bereikt. Daarom is een van de aandachtspunten van toekomstig onderzoek hoe de katalytische prestaties verder kunnen worden verbeterd door de synthesestrategieën te verbeteren en de materiaalstructuur nauwkeurig te reguleren.