揭示用于氧還原反應的 Fe-N-C 催化劑隨電位變化的降解機制

（2024年理化（香港）有限公司“論文獎勵計劃"入選論文）

隨著我國氫能發展加快，解決鉑基催化劑的高成本和資源匱乏等瓶頸問題，研究開發新型能源催化材料，對于質子交換膜燃料電池產業具有重要戰略價值。

近日，中國科學院長春應用化學研究所邢巍教授課題組在國際期刊《SCIENCE CHINA Chemistry》（JCR一區）發表《Unraveling the Potential-dependent Degradation Mechanism in Fe-N-C Catalysts for Oxygen Reduction Reaction》論文（期刊已收稿），研究監測了氧還原反應（ORR）過程中電極的實時變化，揭示了Fe-N-C催化劑固有的電位依賴性降解機制。利用原位差分電化學質譜技術，確定了不同性能損失程度的3個不同電位區域。特別是在低電位下，觀察到了碳腐蝕信號。理論計算和熒光探針實驗證實，高電位下的降解機制主要是由克服碳氧化能量屏障的強氧化電位驅動的，而低電位下的降解主要是由ORR過程中產生的高濃度活性氧（ROS）引起的。該研究有助于全面了解各種降解機制之間的內在聯系，并為提高Fe - N - C催化劑在PEMFC應用中的耐久性提供了新的思路。

該論文研究使用了理化（香港）有限公司提供的DCDSR數字型旋轉圓盤電極進行實驗，得到了良好的數據效果。DCDSR數字型旋轉圓盤電極是新一代旋轉圓盤電極，采用數字芯片控制技術，轉速精準，直流供電，有效減少了電網對主機的雜波干擾，抗干擾能力強；同時采用了含銀量更高的碳刷，確保電信號能夠無損傳輸；一體化控制，體積精巧，可拆式結構，方便置于手套箱，目前已經在在國內及香港多所高校實驗室實現了應用，客戶體驗佳。同時，理化（香港）有限公司高水準的售后及應用支持服務，可以為客戶提供應用培訓等服務，使客戶售后無憂。