Forschung zu Fe/N/C-Materialien als Kathodenkatalysatoren in Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen

Forschung zu Fe/N/C-Materialien als Kathodenkatalysatoren in Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen

Eisen/Stickstoff/Kohlenstoff (Fe/N/C)-Materialien gelten derzeit als ideale Kandidaten für den Ersatz von Platin-basierten Katalysatoren in der Kathode von Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC).

Die Entwicklung sauberer, erneuerbarer und nachhaltiger alternativer Energiequellen ist zu einem dringenden Bedarf geworden. Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen (PEMFC) bieten ein großes Anwendungspotenzial. Fe/N/C-Katalysatoren gelten als typische Vertreter der Metall/Stickstoff/Kohlenstoff-Katalysatoren aufgrund ihrer relativ guten katalytischen Aktivität und Stabilität in sauren Elektrolyten sowie ihrer geringen Kosten, die weit unter den Kosten liegen, als die vielversprechendsten von PGM-Katalysatoren. Ein Kathodenkatalysator, der PGM ersetzt, um ORR zu katalysieren.

Obwohl sich die Anwendung von Fe/N/C-Materialien als Kathodenkatalysatoren in der PEMFC als vielversprechend erwiesen hat, gibt es noch einige Probleme, die weiterer Forschung und Erforschung bedürfen:

(1) Qualitative und quantitative Forschung an aktiven Zentren ist der Schlüssel zu katalytischen Reaktionen. Für Fe/N/C-Materialien wird der Forschungsfortschritt von Fe/N/C-Materialien in Kathodenkatalysatoren in Protonenaustauschmembran-Brennstoffzellen 5 Essenz sein Wirkungsmechanismus bei katalytischen Reaktionen von großer Bedeutung sein, um die Katalysatorleistung weiter zu optimieren. Technologien wie hochauflösende Elektronenmikroskopie, Synchrotronstrahlung usw. können in Kombination mit theoretischen Berechnungen genutzt werden, um die Struktur und Eigenschaften aktiver Zentren und ihren Wirkungsmechanismus in katalytischen Reaktionen tiefgreifend aufzudecken, neue Katalysatoren zu entwerfen und zu synthetisieren und eine Kontrolle zu erreichen der aktiven Websites. effektive Kontrolle der Punkte.

(2) Die Stabilität von Fe/N/C-Materialien im Dauerbetrieb muss noch weiter verbessert werden. Die Erforschung, wie seine Stabilität durch Materialdesign und Optimierung der Herstellungsmethode verbessert werden kann, ist ein wichtiges Thema in der aktuellen Fe/N/C-Katalysatorforschung. Es wird empfohlen, die Entwicklung neuer Katalysatorträger in Verbindung mit eingehender Forschung an aktiven Zentren zu versuchen, um die Stabilität des Katalysators zu verbessern.

（3）Obwohl Fe/N/C-Katalysatoren das Potenzial gezeigt haben, PGM-Katalysatoren zu ersetzen, hat ihre katalytische Leistung noch nicht das Niveau von PGM-Katalysatoren erreicht. Daher ist die Frage, wie die katalytische Leistung durch verbesserte Synthesestrategien und eine Feinregulierung der Materialstruktur weiter verbessert werden kann, einer der Schwerpunkte künftiger Forschung.