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

通訊作者：莊仲濱，李暉，Yushan Yan

通訊單位：北京化工大學，美國特拉華大學

論文速覽

氫氧化物交換膜燃料電池（HEMFCs）具有使用低成本的材料的優(yōu)勢，但受到負極氫氧化反應（HOR）動力學緩慢的阻礙。本文報道了一種原子分散的銥（Ir）錨定在碳負載Mo₂C納米顆粒上（Ir_SA-Mo₂C/C）的高效穩(wěn)定堿性HOR催化劑。該催化劑具有顯著的HOR活性，其比交換電流密度達到4.1 mA cm^-2_ECSA，是Ir/C的10倍，并且在經過30000次循環(huán)的加速穩(wěn)定性測試后幾乎沒有衰減。

理論計算表明，這種高HOR活性歸因于獨特的Mo₂C基底，不僅優(yōu)化了Ir位點的氫（H）結合能力，還提供了增強的羥基（OH）結合位點。使用低載量（0.05 mg_Ir?cm^-2）的Ir_SA-Mo₂C/C作為負極，所制備的氫氧化物交換膜燃料電池（HEMF）能提供高達1.64 W cm^-2的峰值功率密度。該工作表明，原子分散的貴金屬負載在碳化物上可能是實現(xiàn)高性能HEMFCs的有希望的策略。

圖文導讀

圖1：Ir_SA-Mo₂C/C的合成與表征

圖2：Ir_SA-Mo₂C/C的結構分析

圖3：Ir_SA-Mo₂C/C的HOR性能

圖4：Ir_SA-Mo₂C/C的穩(wěn)定性

圖5：機理研究

總結展望

本研究開發(fā)了一種原子分散的Ir催化劑，通過在Mo₂C基底上精確調控Ir位點，實現(xiàn)了優(yōu)化的氫結合和增強的羥基結合，從而顯著提高了堿性HOR的性能。

Ir_SA-Mo₂C/C催化劑在HEMFC中展現(xiàn)出了高活性和高穩(wěn)定性，具有較低的貴金屬負載量需求，為減少電催化中的貴金屬使用提供了有希望的途徑。未來的工作可以進一步探索此類催化劑在不同條件下的性能，以及如何進一步優(yōu)化其結構以提高長期穩(wěn)定性和規(guī)?；瘧脻摿?。

文獻信息

標題：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

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