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制

（2024年理化（香港）有限公司“論文獎勵計劃"入選論文）

隨著我國氫能發(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，對于質(zhì)子交換膜燃料電池產(chǎn)業(yè)具有重要戰(zhàn)略價值。

近日，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所邢巍教授課題組在國際期刊《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)測了氧還原反應(yīng)（ORR）過程中電極的實時變化，揭示了Fe-N-C催化劑固有的電位依賴性降解機制。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個不同電位區(qū)域。特別是在低電位下，觀察到了碳腐蝕信號。理論計算和熒光探針實驗證實，高電位下的降解機制主要是由克服碳氧化能量屏障的強氧化電位驅(qū)動的，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。

該論文研究使用了理化（香港）有限公司提供的DCDSR數(shù)字型旋轉(zhuǎn)圓盤電極進行實驗，得到了良好的數(shù)據(jù)效果。DCDSR數(shù)字型旋轉(zhuǎn)圓盤電極是新一代旋轉(zhuǎn)圓盤電極，采用數(shù)字芯片控制技術(shù)，轉(zhuǎn)速精準(zhǔn)，直流供電，有效減少了電網(wǎng)對主機的雜波干擾，抗干擾能力強；同時采用了含銀量更高的碳刷，確保電信號能夠無損傳輸；一體化控制，體積精巧，可拆式結(jié)構(gòu)，方便置于手套箱，目前已經(jīng)在在國內(nèi)及香港多所高校實驗室實現(xiàn)了應(yīng)用，客戶體驗佳。同時，理化（香港）有限公司高水準(zhǔn)的售后及應(yīng)用支持服務(wù)，可以為客戶提供應(yīng)用培訓(xùn)等服務(wù)，使客戶售后無憂。