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陰離子交換膜燃料電池（AEMFC）是一種價格便宜且零排放的氫氣轉(zhuǎn)化為電能技術(shù)，但是通常陽極氫氧化反應(yīng)的動力學(xué)非常緩慢，這個問題阻礙了AEMFC的商業(yè)化。

有鑒于此，中國科學(xué)院化學(xué)所胡勁松研究員、中國地質(zhì)大學(xué)安琪教授、Lu Zhao等報道開發(fā)了一種Pd單原子嵌入Ni₃N的催化劑，這種催化劑具有不常見的Pd₁Ni₂三原子位點，能夠驅(qū)動堿性HOR實現(xiàn)高效率和持久性。

本文要點：

（1）

通過理論計算和實驗分析，發(fā)現(xiàn)Pd₁Ni₂三原子位點能夠形成“*H在Pd₁Ni₂-H_v位點吸附+*OH在Pd₁Ni₂-H_N位點吸附”吸附模式，因此能夠顯著的降低Ni₃N表面*H和*OH太強的吸附。

（2）

通過這種獨特的配位結(jié)構(gòu)和原子分散的催化活性位點，Pd₁/Ni₃N催化劑實現(xiàn)了較高的活性和本征質(zhì)量活性，以及優(yōu)異的抗氧化性和抗CO毒化性能。在50 mV過電勢，Pd₁/Ni₃N的HOR質(zhì)量活性達到7.54 A mg_Pd^-1。使用Pd₁/Ni₃N作為陽極的AEMFC實現(xiàn)了高達31.7 W mg_Pd^-1的功率密度，陽極貴金屬的用量僅為0.023 mg_Pd cm^-2。

這項研究為設(shè)計高性能堿性HOR催化劑提供幫助和指導(dǎo)。

參考文獻

Shu-Qi Wang, Ze-Cheng Yao, Zhuo-Qi Shi, Xuerui Liu, Tang Tang, Hai-Rui Pan, Lirong Zheng, Qinghua Zhang, Dong Su, Zhongbin Zhuang, Lu Zhao*, Qi An*, and Jin-Song Hu*, Pd₁Ni₂ Trimer Sites Drive Efficient and Durable Hydrogen Oxidation in Alkaline Media, J. Am. Chem. Soc. 2025

DOI: 10.1021/jacs.4c17605

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c17605