燃料电池碳基非贵金属催化剂设计与制备

摘要：

燃料电池凭借安全环保和高能量转换效率而备受关注,其关键材料催化剂却十分依赖贵金属铂(Pt),铂元素的成本和储量问题严重限制其大规模应用,开发可替代铂基的非贵金属催化剂十分重要.本文设计了FeCoMn修饰的N掺杂碳非贵金属催化剂,以氧化石墨烯为基底,掺入N并以FeCoMn过渡金属元素修饰,成功制备出具有三维骨架的高活性和稳定性的碳基非贵金属催化剂,研究了其对氧气还原反应(ORR)的催化活性.研究结果表明,随着Mn元素含量的增加,N掺杂量会增加,从而增强其ORR催化活性;但是Mn含量过高会导致金属纳米粒子的增大,从而降低其比表面积,使得催化活性下降.其中,以FeCoMn=1 ∶1∶2制备的FeCoMn修饰N掺杂碳催化剂具有最高的催化活性,其ORR起始电位为0.9 V、半波电位为0.85 V,同时比未添加Mn的样品具有更大的极限电流密度.

关键词：燃料电池;非贵金属催化剂;碳;异原子掺杂;过渡金属修饰

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分类号：TM911.4

资助基金：国家重点研发计划资助:基于目标炭纸的微孔层MPL，气体扩散层GDL复合技术研究项目号:2020YFB1505703,苏州大学"卓越计划-新能源材料与器件"

在线出版日期：2021-09-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：201-204,220