为实现美国能源部制定的2018目标--制备非铂基催化剂应用到质子交换膜燃料电池，必须克服活性位点密度低的问题。有鉴于此，北京航空航天大学水江澜教授和华中科技大学徐鸣教授等报道了一种具有高活性位点密度的凹面Fe–N–C单原子催化剂，并应用到质子交换膜燃料电池上，在0.88 V_iR-free和1.0 bar H₂–O₂条件下，电流密度可达 0.047 A cm^–2 ，达到了美国能源部制定目标。研究发现，该催化剂具有超高的活性是因为拥有超大的比表面积和孔隙率，表面暴露了大量Fe–N₄的催化活性位点，增强了催化层之间的传质。紧接着，他们将催化剂进行优化，在 2.5 bar H₂–O₂条件下的功率密度可达 1.18 W cm⁻²； 在0.8 V_iR-free 和1.0 bar H₂–air条件下，电流密度可达 129 mA cm⁻²。

Xin Wan, Xiaofang Liu, Hui Wang, Ming Xu* & Jianglan Shui*, et al. Fe–N–C electrocatalyst with dense active sites and efficient mass transport for high-performance proton exchange membrane fuel cells. Nat. Catal.,2019

DOI: 10.1038/s41929-019-0237-3

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