开发高效耐用的低Pt质子交换膜燃料电池（PEMFC）电催化剂是降低总成本的关键。

近日，韩国科学技术院Hyunjoo Lee，Bumjoon J. Kim报道了利用嵌段共聚物颗粒，成功制备出通道直径可控（D_CH=13-63 nm）的超低Pt负载量（1wt%）多孔碳，开发了一种高性能的PEMFC电催化剂。

文章要点

1）研究人员设计了具有不同直径的连续圆柱形通道的BCP颗粒。然后进行BCP颗粒的预交联用于将BCP颗粒内的柱状纳米结构转化为CMC颗粒的多孔通道。在氯化铁（FeCl₃）存在下，在900 °C、N₂气流中碳化2 h，制得D_CH为13~63 nm的CMC颗粒。最后，用H₂PtCl₆在H₂中还原合成了Pt含量为1wt%的CMC-PtFe催化剂。

2）实验结果显示，基于CMC-PtFe催化剂的单电池在H₂/O₂流量下循环30000次后，初始最大功率密度为1230 mW cm⁻²，耐久性能为1120 mW cm⁻²，性能优于商用Pt/C催化剂（尽管Pt用量为1/20）。此外，该催化剂在H₂/空气中循环30000次后，表现 51 kW g_Pt^-1的优异性能，是迄今为止所报道的最高性能。

3）研究发现，多孔粒子的通道结构和大的D_CH是通过改善质子和质量传输来提高PEMFC功率密度的关键。

这项工作为设计低Pt的高性能PEMFC电极催化剂提供了一个重要的里程碑。

参考文献

Young Jun Lee, et al, Ultra-Low Pt Loaded Porous Carbon Microparticles with Controlled Channel Structure for High-Performance Fuel Cell Catalysts, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202102970

https://doi.org/10.1002/aenm.202102970