开发用于质子交换膜燃料电池（PEMFC）的无铂催化剂对于氢经济至关重要。虽然铁-氮-碳 (Fe-N-C) 催化剂是目前 ORR 最有前途的非 Pt 替代品，但由于同时发生多种降解机制，其在 PEMFC 中的稳定性较差，难以理解。

在此，新南威尔士大学Chuan Zhao使用先进的电化学方法（例如弛豫时间分布）在高负载（1 A cm^-2）下 60 小时内对 PEMFC 中的这些机制进行解卷积。

文章要点

1）研究人员能够识别铁脱金属和碳腐蚀何时发生，并通过三相边界的操作恶化揭示复杂的降解途径。首先，高达 75% 的 Fe-N-C 活性位点通过铁脱金属而变得不活跃，这最初会导致电压损失（<10 小时）。

2）催化剂层中碳腐蚀物质增加五倍，质子传输动力学减少四倍，延长了到达催化位点的气体、离子和电子路径，使氧还原反应（ORR）速率降低三倍，成为主要的降解机制。

这些见解是通过循环伏安法和弛豫时间分布的结合获得的。总而言之，这些为这种降解机制提供了前所未有的见解，同时提出了表征不稳定电催化剂的操作标准。

参考文献

Shiyang Liu, et al, Operando Deconvolution of The Degradation Mechanisms of IronNitrogen-Carbon Catalysts in Proton Exchange Membrane Fuel Cells, Energy Environ. Sci., 2023

DOI: 10.1039/D3EE01166F