Célula de combustível de membrana de troca de prótons (PEMFCs), geralmente conhecida como “banco de energia de hidrogênio”, dispositivo de energia limpa que produz eletricidade com hidrogênio e oxigênio simplesmente pela água. Caracterizados por alta eficiência, start-up rápida e emissões zero, eles mantêm uma grande promessa de transporte, eletrônica portátil e geração estacionária de energia. Infelizmente, os PEMFCs dependem muito do raro e caro platina como catalisador, tornando ilegal sua adoção generalizada.
No entanto, agora, um grupo de cientistas chineses criou um catalisador à base de ferro de alto desempenho para essas células de combustível, o que provavelmente pode reduzir a dependência da platina. O novo design descrito como “ativação interna, segurança externa” permite habilidades recordes e durabilidade a longo prazo.
A pesquisa foi publicada NaturezaO
Os catalisadores de destino/NC de dição geralmente dependem da superfície externa do suporte de grafina ou carbono, limitando a exposição a locais ativos e impedindo sua aplicação prática. Em geral, os PEMFCs foram obstruídos por intermediários de oxigênio, reações vulneráveis e vulnerabilidade das reações de Fenton em ambiente oxidativo (por exemplo, vulnerabilidade com H2O2 E · · oh), litching e desempenho de metal levam à deterioração.
É isto? Cada nano partículas em branco, cerca de 10 nm × Em tamanho 4 nm, consistindo em múltiplas conchas onde os átomos da taxa estão concentrados nas camadas internas de alta densidade.
Esse catalisador é composto de inúmeras casas de nano espalhadas por camadas de carbono 2D, os locais de átomos de íons únicos são basicamente incorporados na superfície curva interna das casas de nano. A camada de carbono grafitizada externa de casas de nano simplesmente não enfraquece efetivamente a força obrigatória da resposta oxigenada, mas o hidroxil reduz a taxa de produção de radicais, formou uma distinta “ativação interna, proteção externa” micronvirnamento. O catalisador FE/NC fornece um dos PEMFCs sem etiqueta-metal com melhor desempenho.
A espectroscopia de absorção de raios-X do sincrotron revela que esses átomos de taxa interna são basicamente um status da vagina +2 e uma espuma4C10 Estrutura de coordenação. A espectroscopia em Massbour também confirmou que 57,9% dos locais de Fe estão catalisando o estado D1 ativo de baixa rotação.
Os cálculos teóricos mostraram que o aumento da curvatura solitária fortalece a ligação intermediária e impede a diserência, reduzindo assim a atividade do catalisador. No entanto, uma concha externa de carbono de nitrogênio-Dopod introduzida com vagas Fay introduz resistência eletrônica significativa (0,63-1,55 eV) nos átomos de oxigênio dos anunciantes nos átomos de nitrogênio da camada externa e conchas internas. Esse desarmamento enfraquece a força obrigatória, quebrando a relação de escala linear entre ΔG*OhΔG*OE ΔG*OhE o catalisador tem um desempenho significativo.
Segundo os pesquisadores, o catalisador alcançou uma redução de oxigênio em menos de 0,34V, o que é muito melhor que a estrutura de planejamento. Ele suprime a formação de peróxido de hidrogênio e seleção e durabilidade avançadas. Além disso, forneceu 0,75 W. CM Record Power Concentração-2 Abaixo de 1,0 vezes h2-300 horas depois de mais de 86% da operação é manter a operação.
Este trabalho estabelece um novo tipo de CS Fe/NC para a redução de oxigênio altamente ativa e sustentável nas células de combustível. Os níveis externos de NC grafitados enfraquecem e suprimem efetivamente a força compulsória da geração intermediária oxigênica, aumentando assim a atividade e a durabilidade. Ele fornece um novo exemplo para o desenvolvimento de catalisadores de alto desempenho para a próxima geração de eletroocatalistas.
