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第一作者：Jin-Tao Ren

通訊作者：袁忠勇

通訊單位：南開大學(xué)

論文速覽

陰離子交換膜燃料電池（AEMFCs）提供了一條很有前途的途徑，可以擺脫對稀缺且昂貴的鉑（Pt）基催化劑的依賴，提供零碳排放的替代方案。盡管許多不含貴金屬的陰極氧還原反應(yīng)（ORR）催化劑在AEMFCs中取得了成功，但堿性介質(zhì)中陽極氫氧化反應(yīng)（HOR）的緩慢動力學(xué)（需要高Pt用量）阻礙了AEMFCs的發(fā)展。

本文綜述了在堿性電解質(zhì)中HOR電催化劑的研究進(jìn)展，特別關(guān)注了AEMFCs中的HOR催化劑。作者從反應(yīng)機(jī)理、催化劑類型到活性調(diào)節(jié)策略等多個角度進(jìn)行了系統(tǒng)性的討論。

文中強(qiáng)調(diào)在堿性HOR中經(jīng)常被忽視的挑戰(zhàn)，包括長期穩(wěn)定性、抗氧化能力、一氧化碳（CO）耐受性、理論探究以及原位光譜技術(shù)。最后，文章還討論了AEMFCs的進(jìn)展，并提出了發(fā)展高效HOR電催化劑的策略，以促進(jìn)氫相關(guān)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

圖文導(dǎo)讀

圖1：從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性比較質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs）和AEMFCs

圖2：反應(yīng)機(jī)理、分類、調(diào)控工程以及提高堿性HOR催化劑性能的主要挑戰(zhàn)

圖3：堿性HOR中氫結(jié)合能（HBE）理論和羥基結(jié)合能（OHBE）理論示意圖

圖4：HBE理論和雙功能理論在堿性HOR中的應(yīng)用實例

圖5：在堿性HOR中，HOR性能測試

圖6：催化劑設(shè)計原則的火山圖，以及Pd/C在不同粒徑下的極化曲線

圖7：設(shè)計堿性HOR電催化劑的通用設(shè)計準(zhǔn)則的概述內(nèi)容

圖8：形貌控制、合金化效應(yīng)、金屬間化合物對HOR電催化劑性能影響

總結(jié)展望

本文總結(jié)了AEMFCs作為一種有前景的能源轉(zhuǎn)換器件，通過溫和的電化學(xué)過程直接將氫能轉(zhuǎn)換為電能。盡管在HOR催化劑的研究中取得了顯著進(jìn)展，但在實際應(yīng)用中仍面臨挑戰(zhàn)。

未來的研究方向包括深入探究HOR機(jī)理，發(fā)展準(zhǔn)確的理論模型，改進(jìn)催化劑的抗氧化能力和CO耐受性，以及建立標(biāo)準(zhǔn)化的測試程序。此外，還需要對AEMFCs的所有組件進(jìn)行全面研究，以實現(xiàn)其在實際應(yīng)用中的長期穩(wěn)定性和性能優(yōu)化。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Hydrogen oxidation electrocatalysts for anion-exchange-membrane fuel cells: activity descriptors, stability regulation, and perspectives

期刊：Energy & Environmental Science

DOI：10.1039/D3EE04251K

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南開大學(xué)袁忠勇EES綜述：用于AEMFCs的氫氧化電催化劑！

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