Pesquisa sobre materiais Fe / N / C como catalisadores catódicos em células a combustível de membrana de troca de prótons

Pesquisa sobre materiais Fe / N / C como catalisadores catódicos em células a combustível de membrana de troca de prótons

Materiais de ferro/nitrogênio/carbono (Fe/N/C) são atualmente reconhecidos como candidatos ideais para substituir catalisadores à base de platina no cátodo de células de combustível de membrana de troca de prótons (PEMFC).

O desenvolvimento de fontes alternativas de energia limpas, renováveis e sustentáveis tornou-se uma necessidade urgente. Células a combustível de membrana trocadora de prótons (PEMFC) apresentam grande potencial de aplicação. Os catalisadores de Fe/N/C, como representantes típicos de catalisadores de metal/nitrogênio/carbono, são considerados os mais promissores devido à sua atividade catalítica relativamente boa e estabilidade em eletrólitos ácidos e ao seu baixo custo, que é muito inferior ao custo de catalisadores PGM. Um catalisador catódico que substitui o PGM para catalisar ORR.

Embora a aplicação de materiais Fe/N/C como catalisadores catódicos em PEMFC tenha se mostrado muito promissora, ainda existem algumas questões que requerem mais pesquisa e exploração:

（1） A pesquisa qualitativa e quantitativa em sítios ativos é a chave para as reações catalíticas. Para materiais Fe/N/C, Research Progress of Fe/N/C Materials in Cathode Catalysts in Proton Exchange Membrane Fuel Cells 5 Essence Seu mecanismo de ação em reações catalíticas será de grande importância para otimizar ainda mais o desempenho do catalisador. Tecnologias incluindo microscopia eletrônica de alta resolução, radiação síncrotron, etc., combinadas com cálculos teóricos, podem ser usadas para revelar profundamente a estrutura e as propriedades dos sítios ativos e seu mecanismo de ação em reações catalíticas, projetar e sintetizar novos catalisadores e obter controle de sítios ativos. controle eficaz de pontos.

（2） A estabilidade dos materiais Fe/N/C durante a operação contínua ainda precisa ser melhorada. Explorar como melhorar sua estabilidade por meio do projeto de materiais e da otimização do método de preparação é um tópico importante na pesquisa atual de catalisadores de Fe/N/C. Recomenda-se tentar desenvolver novos suportes catalíticos em conjunto com pesquisas aprofundadas sobre sítios ativos para melhorar a estabilidade do catalisador.

（3） Embora os catalisadores Fe/N/C tenham mostrado potencial para substituir os catalisadores PGM, seu desempenho catalítico ainda não atingiu o nível dos catalisadores PGM. Portanto, como melhorar ainda mais seu desempenho catalítico, melhorando as estratégias de síntese e regulando com precisão a estrutura do material é um dos focos de pesquisas futuras.