3万次循环，几乎无衰减！庄仲滨/李晖最新Nature子刊

第一作者：Jinjie Fang, Haiyong Wang, Qian Dang

通讯作者：庄仲滨，李晖，Yushan Yan

通讯单位：北京化工大学，美国特拉华大学

论文速览

氢氧化物交换膜燃料电池（HEMFCs）具有使用低成本的材料的优势，但受到负极氢氧化反应（HOR）动力学缓慢的阻碍。本文报道了一种原子分散的铱（Ir）锚定在碳负载Mo2C纳米颗粒上（IrSA-Mo2C/C）的高效稳定碱性HOR催化剂。该催化剂具有显著的HOR活性，其比交换电流密度达到4.1 mA cm-2ECSA，是Ir/C的10倍，并且在经过30000次循环的加速稳定性测试后几乎没有衰减。

理论计算表明，这种高HOR活性归因于独特的Mo2C基底，不仅优化了Ir位点的氢（H）结合能力，还提供了增强的羟基（OH）结合位点。使用低载量（0.05 mgIr cm-2）的IrSA-Mo2C/C作为负极，所制备的氢氧化物交换膜燃料电池（HEMF）能提供高达1.64 W cm-2的峰值功率密度。该工作表明，原子分散的贵金属负载在碳化物上可能是实现高性能HEMFCs的有希望的策略。

图文导读

图1：IrSA-Mo2C/C的合成与表征

图2：IrSA-Mo2C/C的结构分析

图3：IrSA-Mo2C/C的HOR性能

图4：IrSA-Mo2C/C的稳定性

图5：机理研究

总结展望

本研究开发了一种原子分散的Ir催化剂，通过在Mo2C基底上精确调控Ir位点，实现了优化的氢结合和增强的羟基结合，从而显著提高了碱性HOR的性能。
IrSA-Mo2C/C催化剂在HEMFC中展现出了高活性和高稳定性，具有较低的贵金属负载量需求，为减少电催化中的贵金属使用提供了有希望的途径。未来的工作可以进一步探索此类催化剂在不同条件下的性能，以及如何进一步优化其结构以提高长期稳定性和规模化应用潜力。

文献信息
标题：Atomically dispersed Iridium on Mo2C as an efficient and stable alkaline hydrogen oxidation reaction catalyst

期刊：Nature Communications
DOI：10.1038/s41467-024-48672-9