高耐久性Fe–N–C酸素還元燃料電池触媒を構築するためのその場気体沈着の制御

活性と安定性のトレードオフは、ポリマ電解質燃料電池における酸性酸素還元反応のための高性能の原子的に分散した鉄-窒素-炭素 (Fe–N–C)触媒の設計に挑戦しています。本研究では、触媒合成中にその場化学蒸着アプローチを開発し、トレードオフを打破することにより、高い安定性を持つFe–N–C触媒を生成し、十分な酸素還元反応活性を維持します。最適な触媒は半波電位0.867 Vを示し、回転円盤電極試験における加速ストレス試験（AST）で100,000ポテンシャルサイクル後も変化しません。膜電極アセンブリでは、H2–空気条件下で、標準ASTの30,000電圧サイクル後に0.8 Vで93 mA cm−2を供給し、拡張AST（最大120,000サイクル）後も最小限の電流密度の損失（0.6 Vで2.9%、0.7 Vで14.2%）を示します。触媒の耐久性向上は主にその場化学蒸着によるもので、Fe–N結合を強化し、活性部位密度を増加させ、鉄の集積を軽減し、表面の多孔性を減少させています。