揭示用于氧還原反應(yīng)的 Fe-N-C 催化劑隨電位變化的降解機(jī)制

隨著我國(guó)氫能發(fā)展加快，解決鉑基催化劑的高成本和資源匱乏等瓶頸問題，研究開發(fā)新型能源催化材料，對(duì)于質(zhì)子交換膜燃料電池產(chǎn)業(yè)具有重要戰(zhàn)略價(jià)值。

近日，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所邢巍教授課題組在國(guó)際期刊《SCIENCE CHINA Chemistry》（JCR一區(qū)）發(fā)表《Unraveling the Potential-dependent Degradation Mechanism in Fe-N-C Catalysts for Oxygen Reduction Reaction》論文（期刊已收稿），研究監(jiān)測(cè)了氧還原反應(yīng)（ORR）過程中電極的實(shí)時(shí)變化，揭示了Fe-N-C催化劑固有的電位依賴性降解機(jī)制。利用原位差分電化學(xué)質(zhì)譜技術(shù)，確定了不同性能損失程度的3個(gè)不同電位區(qū)域。特別是在低電位下，觀察到了碳腐蝕信號(hào)。理論計(jì)算和熒光探針實(shí)驗(yàn)證實(shí)，高電位下的降解機(jī)制主要是由克服碳氧化能量屏障的強(qiáng)氧化電位驅(qū)動(dòng)的，而低電位下的降解主要是由ORR過程中產(chǎn)生的高濃度活性氧（ROS）引起的。該研究有助于全面了解各種降解機(jī)制之間的內(nèi)在聯(lián)系，并為提高Fe - N - C催化劑在PEMFC應(yīng)用中的耐久性提供了新的思路。