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質(zhì)子交換膜燃料電池（proton exchange membrane fuel cells, PEMFCs）將氫氣（H₂）和氧氣（O₂）轉(zhuǎn)化為電能而不會排放。但是，Pt基電催化劑用于氧還原反應(yīng)（ORR）的高成本和低耐久性阻礙了其廣泛應(yīng)用，而非貴金屬電催化劑的發(fā)展受到其低性能的限制。

基于此，香港科技大學(xué)邵敏華教授、南方科技大學(xué)谷猛教授和美國阿貢國家實驗室Khalil Amine（共同通訊作者）等人報道了一種混合電催化劑，并用于質(zhì)子交換膜燃料電池。

港科大/南科大/阿貢Nat. Catal.：混合電催化劑助力質(zhì)子交換膜燃料電池！

在文中，作者制備了由原子分散的Pt和Fe單原子以及Pt-Fe合金納米顆粒組成具有超低Pt負載量（1.7 wt%）的混合ORR電催化劑。燃料電池性能測試表明，該電催化劑的Pt質(zhì)量活性比燃料電池中商用Pt/C的高出3.7倍，在燃料電池中實現(xiàn)了良好的性能，包括在絕對H₂和1 bar的O₂壓力下在0.9 V_iR-free和1.08 W cm^-2功率密度下在2.0 A cm^-2下的0.77 A mg_Pt^-1。

更重要的是，當陰極中Pt負載量降低至0.015 mg_Pt cm^-2時，該燃料電池顯示出優(yōu)異的耐久性，在100000次循環(huán)后仍具有97%的活性保持率，并且在0.6 V下運行超過200 h后沒有明顯的電流衰減。這些結(jié)果突出了混合電催化劑中活性位點之間協(xié)同效應(yīng)的重要性，并為設(shè)計用于電化學(xué)器件的更活潑、更耐用的低Pt基電催化劑提供了一種新方法。

Atomically dispersed Pt and Fe sites and Pt-Fe nanoparticles for durable proton exchange membrane fuel cells. Nat. Catal., 2022, DOI: 10.1038/s41929-022-00796-1.

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