我院刘熙俊教授与天津理工大学罗俊教授及深圳大学的刘亦帆副研究员合作，利用模板辅助合成的方法开发了一种原子级分散的Pd位点催化剂(PdSA/N,S-OPC)，其具有卓越的电催化HOR活性，在50 mV的过电位下表现出了27,719 A gPd–1的超高质量比活性，高出商业Pt/C催化剂41倍，同时其耐久性和抗CO中毒性能也显著优于商业Pt/C催化剂。本项研究不仅厘清了双元素掺杂与单原子活性位点之间的构效关系，同时通过设计制备一种高效、稳定、低成本的阳极HOR电催化剂，为进一步降低AEMFCs的应用成本提供了新方法和新思路。
近日，相关成果以“Single Palladium Site in Ordered Porous Heteroatom-doped Carbon for High-performance Alkaline Hydrogen Oxidation”发表在Applied Catalysis B: Environmental (10.1016/j.apcatb.2021.121029)。我校为第一单位，合作单位包括深圳大学、天津理工大学等。同时，该工作也得到了国家自然科学基金、广东省科技厅等的经费资助。
图1- N,S 双位点配位Pd单原子用于稳定高效催化HOR
在碳达峰、碳中和的趋势背景下，氢氧燃料电池作为新型清洁能源转化装置受到学界的广泛关注。相比于质子交换膜燃料电池，碱性交换膜燃料电池(AEMFCs)避免了在阴极侧使用大量贵金属铂（Pt），可有效降低燃料电池的生产成本，同时AEMFCs也是被美国能源部(DOE)列为人类未来10年(2020—2030)重点研发与突破的电池技术。目前AEMFCs商业应用面临的主要瓶颈是其阳极氢氧化反应(HOR)的缓慢动力学过程以及昂贵的阳极催化剂成本，导致其无法应用，经济效益无法凸显。因此，研发低成本、高活性的碱性HOR催化剂是氢能经济化实用的重要一步，是加速氢能商业化的关键环节。该项目的研究尝试为未来相关技术应用提出了一个新的路径，其成果是在氢氧燃料电池阴极用单原子催化剂开发方面取得的重要进展。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926337321011541
编辑｜刘 娜
审核｜陈庆发
主编|沈大强
