隨著我國“雙碳”目標積極推進，以氫燃料電池為代表的可再生清潔能源技術快速發展。膜電極作為燃料電池的關鍵組件，性能表現和穩定性非常重要。催化劑是影響膜電極性能表現的關鍵材料之一，開發低成本、高效且穩定的氧還原反應（ORR）催化劑對質子交換膜燃料電池（PEMFCs）的商業化至關重要，學術界在“降低鉑載量、開發非貴金屬催化”做了深入研究。

近日，中國科學院長春應用化學研究所邢巍教授課題組在國際期刊《ACS Energy Letters》發表題為《Multi-scale structure regulation induced by fluorine coordination enables high-performance and durable PEMFC》（已收稿）重磅論文，論文研究了一種簡單的氟摻雜策略，以同時解決與Fe-N-C催化劑相關的穩定性和活性問題，方法是調節原子配位環境和宏觀疏水性質。

從微觀調節的角度來看，摻入到Fe-Nx第一殼層配位中的電子受體氟原子能夠減少Fe位點的電子密度，從而降低在氧還原反應（ORR）過程中OH*的吸附能。這有助于活性位點的釋放并增強ORR動力學。由于Fe和F之間強耦合效應，Fe位點的金屬溶解能從1.22 eV增加到3.17 eV，這有效提高催化劑的穩定性。此外，F的獨特疏水性通過在操作過程中有效排出多余水分，顯著增強了MEA內的水管理，從而防止因淹沒導致的表觀活性下降。

論文題目：氟協調誘導的多尺度結構調控實現了高性能和穩定的質子交換膜燃料電池

論文期刊：《ACS Energy Letters 》

影響因子：19.5，中科院一區

第一作者：柏景森

論文單位：中國科學院長春應用化學研究所，邢巍課題組

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