科技日报记者 夏凡
记者3月2日获悉，宁波大学海运学院张天宇教授联合北京化工大学和香港大学团队近日在燃料电池性能提升方向上取得新进展，相关成果以“优化氧气可达的铁氮位点密度以增强燃料电池氧还原活性”为题发表于国际期刊《先进材料》。
燃料电池被认为是清洁能源的重要技术之一，但其性能提升长期受限于阴极反应效率不足，传统方案往往依赖昂贵的铂。更具挑战的是，许多“看起来存在”的活性位置，在真实工作条件下并不能真正被氧气触达并发挥作用，导致材料利用率不高、性能难以进一步提升。团队提出了一种结构设计思路，使氧气更容易进入催化材料内部，让更多活性位置真正参与反应，从而在实验中表现出更强的反应能力，并在燃料电池装置测试中取得接近实用要求的性能水平。
研究团队证明在Fe–N₄本征活性难再大幅提升的背景下，“结构设计提升O₂可达位点密度+降低氧传质阻力”才是把Fe–N–C推向燃料电池级的关键路径。通过pH调控刻蚀-热解得solid/yolk-shell/hollow三类结构，并保持Fe–N₄微环境一致，用多探针与多尺度模型把ASD与OMT“测清楚、讲明白”。yolk-shell结构在“高可达位点密度”与“抗泛液/稳定三相界面”之间实现更优折中，为后续PGM-free阴极催化层与电极结构设计提供了可复用的策略框架。
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