我院劉熙俊教授與天津理工大學羅俊教授及深圳大學的劉亦帆副研究員合作，利用模闆輔助合成的方法開發了一種原子級分散的Pd位點催化劑(PdSA/N,S-OPC)，其具有卓越的電催化HOR活性，在50 mV的過電位下表現出了27,719 A gPd–1的超高質量比活性，高出商業Pt/C催化劑41倍，同時其耐久性和抗CO中毒性能也顯著優于商業Pt/C催化劑。本項研究不僅厘清了雙元素摻雜與單原子活性位點之間的構效關系，同時通過設計制備一種高效、穩定、低成本的陽極HOR電催化劑，為進一步降低AEMFCs的應用成本提供了新方法和新思路。
近日，相關成果以“Single Palladium Site in Ordered Porous Heteroatom-doped Carbon for High-performance Alkaline Hydrogen Oxidation”發表在Applied Catalysis B: Environmental (10.1016/j.apcatb.2021.121029)。太阳成集团為第一單位，合作單位包括深圳大學、天津理工大學等。同時，該工作也得到了國家自然科學基金、廣東省科技廳等的經費資助。
圖1- N,S 雙位點配位Pd單原子用于穩定高效催化HOR
在碳達峰、碳中和的趨勢背景下，氫氧燃料電池作為新型清潔能源轉化裝置受到學界的廣泛關注。相比于質子交換膜燃料電池，堿性交換膜燃料電池(AEMFCs)避免了在陰極側使用大量貴金屬鉑（Pt），可有效降低燃料電池的生産成本，同時AEMFCs也是被美國能源部(DOE)列為人類未來10年(2020—2030)重點研發與突破的電池技術。目前AEMFCs商業應用面臨的主要瓶頸是其陽極氫氧化反應(HOR)的緩慢動力學過程以及昂貴的陽極催化劑成本，導緻其無法應用，經濟效益無法凸顯。因此，研發低成本、高活性的堿性HOR催化劑是氫能經濟化實用的重要一步，是加速氫能商業化的關鍵環節。該項目的研究嘗試為未來相關技術應用提出了一個新的路徑，其成果是在氫氧燃料電池陰極用單原子催化劑開發方面取得的重要進展。
論文鍊接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926337321011541
編輯｜劉 娜
審核｜陳慶發
主編|沈大強
