铁-氮-碳 (Fe-N-C) 材料已成为铂族金属的有前途的替代品,用于催化质子交换膜燃料电池中的氧还原反应 (ORR)。然而,它们较低的固有活性和稳定性是主要障碍。本文报道了一种在具有高度弯曲表面的分级多孔碳上具有密集 FeN 4 位点的 Fe-N-C 电催化剂 (表示为 FeN 4 - hc C)。FeN 4 - hc C 催化剂在酸性介质中表现出优异的 ORR 活性,在 0.5 m H 2 SO 4 中具有 0.85 V 的高半波电位(相对于可逆氢电极)。当集成到膜电极组件中时,相应的阴极显示出 0.592 W cm −2 的高最大峰值功率密度,并在恶劣的 H 2 /空气条件下表现出超过 30 000 次循环的运行耐久性,优于以前报道的 Fe-N-C 电催化剂。这些实验和理论研究表明,弯曲的碳载体可以微调局部配位环境,降低 Fe d 带中心的能量,并抑制含氧物质的吸附,从而提高 ORR 活性和稳定性。这项工作为 ORR 催化的碳纳米结构-活性相关性提供了新的见解。它还为设计用于能源转换应用的先进单金属位点催化剂提供了一种新方法。
提议的主题与“清洁燃料材料挑战”计划非常契合,因为它探索了一种可扩展的解决方案,用于制造具有独特形态和特性的纳米颗粒(电催化剂)。它有助于解决阻碍这一关键技术工业化的材料发现和开发挑战。该项目与 MCF 计划下与不列颠哥伦比亚大学合作的现有项目相一致,并将利用该计划下开发的能力进行材料性能评估。该项目有可能在材料成分以及方法论的某些方面产生知识产权。
1马来西亚登龙加州海洋科学与环境学院,21030吉隆坡,马来西亚孟生部孟生部2号,马来西亚2化学科学系,科学与技术系,马来西亚43600 UKM BANGI,MALAYSIA 33600 MALAYSIA 33600 MALAYSIA 33600 MALAYSIA MALAYS MALAYS IKIAL SCICOCYIA,ICTILTICIA,INFORITIAL SCICOCHIA,INFORITIA,INSCICEN,INSCICIA,INCUSICIA,INCUSICIA,INSCICEN,INCUSICIE,INCUSICIE,INCUSICITY 33 Skudai,Johor,Malays IA *通讯作者:Farhanini@umt.edu.my收到:2024年8月13日;修订:2024年11月17日;接受:2024年11月18日;发表:2025年2月10日,本研究在无情追求清洁能源的突破性进步中摘要,推出了一种电催化剂,它还原了与磁铁矿纳米颗粒(RGO-MNP)集成的氧化石墨烯(RGO-MNP),该氧化石化是为了彻底改变氧气减少反应(ORR)。通过复杂的密度函数理论(DFT)模拟,我们演示了MNP与RGO的杂交如何导致电子性能的深刻修改,从而解锁了催化活性和电子转运的前所未有的增强。复合材料表现出非常稳定的稳定性,这是由-1036.96 kJ/mol的结合能证明的,而其相互作用能为-389.29 kJ/mol,信号是热力学上有利的结构。分子静电电势(MEP)映射揭示了电子致密和不足区域的丰富相互作用,对于优化ORR机制至关重要。此外,0.173 eV的狭窄homo-lumo间隙强调了材料的高反应性和最佳电荷转移动力学。这项工作为开发高效,耐用和可扩展的ORR催化剂建立了强大的基础,为在燃料电池和清洁能源系统中有影响力的应用开辟了途径。这些计算见解肯定了RGO-MNP作为下一代电催化剂,不仅提供了出色的稳定性和效率,而且还具有推动可持续能源技术变革性改进的潜力。关键词:还原反应,氧化石墨烯,磁铁矿纳米颗粒,密度功能理论,电催化剂简介当前的发电系统在满足对清洁和可靠功率的增长需求方面面临重大挑战[1,2]。化石燃料是一致的电力来源,但昂贵。但是,目前的问题不一定是缺乏化石燃料,而是与他们继续使用电力相关的环境和经济负担[3,4,5]。燃料电池是一种可持续且具有成本竞争力的替代方案,可以满足我们不断增长的能源需求[1,2,4,6,7]。还原反应(ORR)是燃料电池等设备中电化学转化的基石[1,7,8]。它们代表了将燃料中存储的化学能转化为可用的电能的过程的核心。一个ORR涉及两个同时的过程:氧化
燃料电池技术几乎可以追溯到 JM 成立之初。1839 年,当 William Grove 首次展示燃料电池时,我们提供了铂金。20 世纪 60 年代,我们在阿波罗太空任务期间提供了电催化剂。我们是第一家致力于建立专用膜电极组件 (MEA) 制造基地的公司,该基地位于英国斯温顿。最近,我们与上海嘉定区签署协议,建设新的催化剂涂层膜 (CCM) 生产设施,表明我们致力于支持全球供应链。英国罗伊斯顿还正在建设一个 3 GW 的质子交换膜组件生产设施。
• 检查异质电催化剂中的带电界面以实现绿色能源生产。 • 为下一代高性能多层陶瓷电容器(MLCC)合理设计新型多组分高熵(无铅)氧化物铁电体。 • 针对人工联觉(传感)装置,对低维光活性极性纳米材料进行原子级精确设计。 • 对天然存在的层状矿物材料进行功能化,以用于模拟神经形态的准可逆能量产生系统。这些研究课题目前正在与韩国国家研究基金会(NRF)和国内领先公司(三星电子等)合作。最新论文
更广泛的背景是新的负发射技术的发展以及先进的多模式表征和测试方法对于加快可持续未来的建设至关重要。作为一种有希望的下一代负发射技术,锂–Co 2电池(LCB)作为先进的储能设备,由于其独特的使用CO 2作为反应物,因此引起了极大的关注。尽管如此,有效的LCB的发展仍处于其新生阶段,挑战较大,诸如较大的过度势力,低能效率和差的可逆性,这不仅强调了对快速探索高效电催化剂的需求,而且还需要对深度研究进行更深入的研究,以对其潜在的机械性进行更深入的理解。LCB的电催化剂勘探的常规方法主要依赖于试验方法和单峰表征/测试技术,既效率低下又耗时。因此,建立一个流线型的材料属性测试平台,该平台允许快速催化剂筛选和多模式表征,并具有出色的时间和纳米级空间分辨率,这对于实现了这项新兴技术的更全面的理解,知情的决策和最佳设计至关重要。预计该多模式平台的实施将实质上解锁新的前景,用于快速催化剂筛查,机制调查和实际应用,涵盖从纳米科学和技术到最先进的负面发射技术(LCBS和其他电动促进系统)。在这项工作中,我们开发了一个开创性的多式模式实验室电化学测试平台,以同时实现有效的催化剂筛选(确定性电催化源评估和操作条件优化),并集成了对2转化率的现场探测2 COCONION EXTROCHEMISTION(FORCBERTISTION ANAPECTION ANAPECTION ANAPECTION ANAPECTION ANTICE COMPATION,FORDSENBERTIDER,FORDBESTERS和MARPHONTIFER)。
创始团队由在化学、机器学习和机器人技术领域拥有深厚专业知识的科学家和工程师组成,公司得到了天使投资者的支持,包括 Udo Jung 博士(波士顿咨询集团化学和石化部门创始人和长期领导者)、Chris Gibson 博士(Recursion 首席执行官兼联合创始人)、Lee Cronin 教授(化学 Regius 主席兼 Chemify 首席执行官)和将担任公司董事会主席的 Carlos Haertel 博士(通用电气前高管和 Climeworks 前首席技术官)。在过去两年中,Dunia 在加速电催化剂墨水配方概念验证中验证了其技术,该平台在速度和性能方面均优于人类研究人员。
氢气(H2)具有高能量密度和燃烧后零二氧化碳(CO2)排放的特点,是最有前途的清洁能源之一。1,2如今,通过电化学水分解生产氢气可以有效地减少环境污染和能源消耗,被广泛认为是一种很有前途的碳中和技术。3 – 6水电解包括氢析出反应(HER)和氧析出反应(OER),可以在碱性或酸性条件下进行。7 – 9而工业兼容的大规模氢气生产基于碱性水电解。10 – 13然而,碱性HER比酸性介质中的HER更缓慢,需要相当大的能量来打破HO-H键以产生质子。14 – 17因此,开发高效的电催化剂来增强水解离和氢解吸是非常可取的。18,19
化学 Natarajan, Srinivasan(生于 1960 年 5 月 27 日)博士,印度科学研究所班加罗尔固态和结构化学部。因其在无机材料化学领域的杰出和持续贡献而获提名,特别是在框架结构化合物的基本理解、确定金属有机骨架 (MOF) 合成的新中间体和途径、研究动力学和热力学因素在其形成中的作用、开创性地将 MOF 用于金属中心发光、溶剂依赖性室温铁电行为、异相催化以及作为陶瓷合成前体、研究锂正极电池材料、无机颜料、新型电催化剂和非线性光学材料,以及在四面体环境中稳定过渡金属离子方面。
金属有机框架(MOF)是具有不同,可调功能,高孔隙率和表面积的创新多孔材料,使它们有望在气体存储,分离和催化应用中使用。此外,它们的衍生物还补偿了MOF缺乏电子电导率和化学稳定性,为精确控制材料结构提供了新的最佳选择。已经基于MOF创建了许多有效的电催化剂,它们的衍生物是对金属空气电池中的O2降低/进化过程和二氧化碳的降低/进化反应。在这篇综述中,我们重点介绍了金属电池中MOF及其衍生物的最新发展,并探讨了这些材料的结构特性及其各自的作用模式。通过彻底审查MOF的收益,问题和前景,我们可以更好地了解电催化和能源储能技术的未来发展。