Fe−N−C电催化剂在碱性介质中具有与铂（Pt）催化剂相当的电化学活性。然而，为了将其应用在燃料电池（FCs）中，高的耐用性和寿命又至关重要。目前，人们对其降解途径的了解有限，特别是在operando条件下，阻碍了同时具有活性和稳定性的Fe−N−C电催化剂的设计和合成。

近日，埃尔朗根-纽伦堡大学Yu-Ping Ku，Serhiy Cherevko，蒙彼利埃大学Frédéric Jaouen研究了在碱性介质中Fe−N−C CLs中Fe的浸出，包括氧气环境、较高的电流密度和多孔催化剂层（CLs）中较薄的阴离子交换膜（AEM）。

文章要点

1）研究发现，与Ar相比，Fe在O₂环境中的溶解作用显著增强。此外，Fe的溶解与施加的电荷成正比。在Fe₃C@N−C物种丰富的Fe−N−C中，Fe从暴露的Fe₃C纳米粒子中溶解出来，以响应电位循环，而在ORR过程中，Fe从Fe₃C@N−C中的溶解发生在ORR引发了保护石墨层去除之后。

2）此外，对于Fe3C@N−C和FeN_xC_y物种丰富的Fe−N−C催化剂，在1.0 ~ 0.57 V_RHE的研究电位范围内，在ORR存在和不存在的情况下，Fe氧化还原转变与Fe溶解之间存在很强的相关性。因此，在碱性介质中，Fe在氧化还原转变过程中的不稳定性可能是导致Fe−N−C催化剂中Fe溶解的主要原因。这一假说有助于合理解释有无ORR时Fe溶解的不同规模和来源。因此，在今后的工作中，单独具有Fe₃C@N−C物种、单独具有FeN_xC_y物种以及同时具有这两种物种的Fe−N−C催化剂应在不同的电位范围进行GDE-ICP-MS研究。

参考文献

Yu-Ping Ku, et al, Oxygen Reduction Reaction in Alkaline Media Causes Iron Leaching from Fe−N−C Electrocatalysts, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c02088

https://doi.org/10.1021/jacs.2c02088