بحث عن مواد Fe / N / C كمحفزات كاثود في خلايا الوقود الغشائية لتبادل البروتون

بحث عن مواد الحديد/النيتروجين كعوامل محفزة للكاثود في خلايا وقود غشاء التبادل البروتوني

يتم التعرف حاليًا على مواد الحديد/النيتروجين/الكربون (Fe/N/C) كمرشحين مثاليين لتحل محل المحفزات القائمة على البلاتين في كاثود خلايا وقود غشاء التبادل البروتوني (بيمفك).

لقد أصبح تطوير مصادر الطاقة البديلة النظيفة والمتجددة والمستدامة حاجة ملحة. توفر خلايا وقود غشاء التبادل البروتوني (PEMFC) إمكانات تطبيقية كبيرة. تعتبر محفزات الحديد/النيتروجين، كممثل نموذجي للمحفزات المعدنية/النيتروجين/الكربون، الأكثر واعدة بسبب نشاطها التحفيزي الجيد نسبيًا واستقرارها في الشوارد الحمضية وتكلفتها المنخفضة، وهي أقل بكثير من التكلفة محفزات PGM. محفز الكاثود الذي يحل محل PGM لتحفيز ORR.

على الرغم من أن تطبيق مواد الحديد/النيتروجين كعوامل حفازة للكاثود في PEMFC قد أظهر وعدًا كبيرًا، إلا أنه لا تزال هناك بعض المشكلات التي تتطلب المزيد من البحث والاستكشاف:

(1) البحث النوعي والكمي على المواقع النشطة هو مفتاح التفاعلات التحفيزية. بالنسبة لمواد الحديد/النيتروجين، فإن التقدم البحثي لمواد الحديد/النيتروجين في محفزات الكاثود في خلايا وقود غشاء التبادل البروتوني 5 سيكون جوهر آلية عملها في التفاعلات الحفزية ذات أهمية كبيرة لزيادة تحسين أداء المحفز. يمكن استخدام التقنيات بما في ذلك المجهر الإلكتروني عالي الدقة، وإشعاع السنكروترون، وما إلى ذلك، جنبًا إلى جنب مع الحسابات النظرية، للكشف بعمق عن بنية وخصائص المواقع النشطة وآلية عملها في التفاعلات الحفزية، وتصميم وتوليف محفزات جديدة، وتحقيق التحكم. من المواقع النشطة. السيطرة الفعالة على النقاط.

(2) لا يزال استقرار مواد Fe/N/C أثناء التشغيل المستمر بحاجة إلى مزيد من التحسين. يعد استكشاف كيفية تعزيز استقراره من خلال تصميم المواد وتحسين طريقة التحضير موضوعًا مهمًا في أبحاث محفز Fe/N/C الحالية. يوصى بمحاولة تطوير دعامات محفز جديدة بالتزامن مع البحث المتعمق في المواقع النشطة لتحسين استقرار المحفز.

(3) على الرغم من أن محفزات Fe/N/C أظهرت إمكانية استبدال محفزات PGM، إلا أن أدائها التحفيزي لم يصل بعد إلى مستوى محفزات PGM. لذلك، فإن كيفية تحسين أدائها التحفيزي من خلال تحسين استراتيجيات التوليف وتنظيم بنية المادة بدقة هي أحد محاور البحث المستقبلي.