燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。通常，燃料电池包括固体氧化物燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸燃料电池和聚合物电解质燃料电池。近些年来，国家大力推广氢燃料电池的发展，其中以质子交换膜燃料电池为主要发展对象，如若能解决质子交换膜燃料电池成本和氢气存储问题，相信在不久的未来我们路上跑的都是清洁能源汽车-燃料电池车。质子交换膜燃料电池的成本是限制发展的关键，其中催化剂约占总成本的50%，选用非贵金属催化剂能够大幅度降低成本。近日，暨南大学和中山大学联合在ACS Appl. Mater. Interfaces发表《Highly Dispersed Nonprecious Metal Catalyst for Oxygen Reduction Reaction in Proton Exchange Membrane Fuel Cells》文章，全文链接https://dx.doi.org/10.1021/acsami.0c00126
图1 非贵金属催化剂制备示意图
要点介绍：
- 以NH2-MIL-88B作为Fe源，提供Fe活性催化位点；
- 以ZIF-8作为碳源，制备竹节形碳纳米管；
- 通过球磨将两者混匀并热解，实现形貌可控制备的Fe基催化剂。
竹节形碳纳米管/Fe复合材料的TEM图
实验结果简介：
上述方法制备的催化剂具有很高的氧还原活性，在燃料电池测试中在0.7 V时电流密度达到0.85 A/cm2，0.6 V达到1.24 A/cm2.
图3 催化剂在燃料电池测试中的表现
