Investigación sobre materiales Fe/N/C como catalizadores catódicos en pilas de combustible de membrana de intercambio de protones.

Investigación sobre materiales Fe/N/C como catalizadores catódicos en pilas de combustible de membrana de intercambio de protones.

Los materiales de hierro/nitrógeno/carbono (Fe/N/C) se reconocen actualmente como candidatos ideales para reemplazar los catalizadores basados en platino en el cátodo de pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC).

El desarrollo de fuentes de energía alternativas limpias, renovables y sostenibles se ha convertido en una necesidad urgente. Las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) presentan un gran potencial de aplicación. Los catalizadores de Fe/N/C, como representante típico de los catalizadores de metal/nitrógeno/carbono, se consideran los más prometedores debido a su relativamente buena actividad catalítica y estabilidad en electrolitos ácidos y a su bajo coste, que es mucho menor que el coste de catalizadores PGM. Un catalizador catódico que reemplaza al PGM para catalizar ORR.

Aunque la aplicación de materiales de Fe/N/C como catalizadores catódicos en PEMFC ha demostrado ser muy prometedora, todavía existen algunas cuestiones que requieren más investigación y exploración:

(1) La investigación cualitativa y cuantitativa sobre sitios activos es la clave para las reacciones catalíticas. Para los materiales Fe/N/C, el progreso de la investigación de materiales Fe/N/C en catalizadores catódicos en pilas de combustible de membrana de intercambio de protones 5 Esencia Su mecanismo de acción en reacciones catalíticas será de gran importancia para optimizar aún más el rendimiento del catalizador. Se pueden utilizar tecnologías como la microscopía electrónica de alta resolución, la radiación sincrotrón, etc., combinadas con cálculos teóricos, para revelar en profundidad la estructura y las propiedades de los sitios activos y su mecanismo de acción en reacciones catalíticas, diseñar y sintetizar nuevos catalizadores y lograr el control. de sitios activos. Control efectivo de puntos.

(2) La estabilidad de los materiales Fe/N/C durante el funcionamiento continuo aún necesita mejorarse aún más. Explorar cómo mejorar su estabilidad mediante el diseño de materiales y la optimización del método de preparación es un tema importante en la investigación actual de catalizadores de Fe/N/C. Se recomienda intentar desarrollar nuevos soportes catalíticos junto con una investigación en profundidad sobre sitios activos para mejorar la estabilidad del catalizador.

(3) Aunque los catalizadores de Fe/N/C han demostrado potencial para reemplazar a los catalizadores de PGM, su rendimiento catalítico aún no ha alcanzado el nivel de los catalizadores de PGM. Por lo tanto, uno de los focos de futuras investigaciones es cómo mejorar aún más su rendimiento catalítico mejorando las estrategias de síntesis y regulando finamente la estructura del material.