康奈尔化学家挖掘出过渡金属氮化物催化剂 以用于碱性燃料电池

盖世的汽车即日 据外媒媒体报道，康奈尔大学（Cornell University）矿物学家援引发现一类非制成品衍生物——过渡时期金属中都镱物（TMN），可以乙烯水溶性燃料铁池中都的硫还原质子化（ORR），但成本与钴相近。该研究工作康奈尔大学艺术与科学学院化学与化学生物学系?mile M. Chamot教授 Héctor D. Abru?a领导，并发表于期刊《Science Advances》。

（截图；也：期刊《Science Advances》）

与内燃机相比较，氢燃料铁池不具备更高的总体能源生产成本和潜在的零锂排放，因此在未来的汽车运输领域不具备很大无疑。然而，目前为止加速质子绑定管壁燃料铁池（PEMFC）中都的加速硫还原质子化（ORR）普遍采用低廉的钴（和其他制成品），使得氢燃料铁池很难在铁动的汽车被广泛应用。尽管目前为止已有大量研究工作采用合金化和石墨烯结构来最大限度地增大钴的用作，并降低其内在活性，但用非制成品或硫化物代替钴极富无疑。

与乙烯剂占燃料铁池堆成本约40%的PEMFC相比较，阴离子绑定管壁燃料铁池（AEMFC）的主要军事优势在于它们能够凭借水溶性铁解质中都乙烯剂高有利于性，以用作基于非象牙过渡时期金属中都的ORR乙烯剂。为了促使水溶性介质中都的ORR凝聚态，研究工作人员已对非象牙乙烯剂进行了大量研究工作，除此以外金属中都-氮-锂、过渡时期金属中都硫化物和钙钛矿。都有是过渡时期金属中都硫化物，如铬锰尖晶石硫化物，在管壁铁极组件（MEA）中都展现出超过1 W cm-2的功率密度。然而这些半导体尖晶石硫化物的低固有铁导率阻碍了其ORR活性的进一步改进。

理想的ORR铁乙烯剂应不具备督导乙烯ORR过程的活性表面和促使铁荷转移的导铁体。因此，整合导铁非制成品乙烯剂代表着一种可行且有吸引力的方法，以管控导铁性关键问题并降低ORR性能。

TMN是一种衍生自铬、锰、铁质和其他过渡时期金属中都的中间体，可以导铁，并且当掩盖在热气中都时，会逐步形成一层薄的硫基外壳，为乙烯化学质子化提供表面。在合成一系列不具备导铁镱物核和活性硫化物壳的TMN后，该的团队在数学模型氢燃料铁池中都检测了每种候选乙烯剂。

锰和铁质基候选材料展现极快。但截至2月2日，镱铬乙烯剂展现更好，其生产成本与钴几乎相同，而成本降低了475倍。锂负载的镱铬（Co3N/C）乙烯剂的半波铁位为0.862 V，其峰值功率密度在水溶性管壁铁极组件中都已媒体报道的700 mW cm-2镱物栅极乙烯剂中都打破了记录。

Héctor Abru?a说明：“氢燃料铁池非常强大，可大大降低传统发动机的运行生产成本。因此设计出有利于且价格合理的乙烯剂非常有合理。”