质子交换膜燃料电池（PEMFCs）具有高功率密度、高效率、低工作温度、坚固的结构和环保等诸多优点，近年来引起了全球发电市场的关注。当前PEMFCs技术的发展仍然面临着一些挑战，这些挑战与催化剂的成本、操作温度条件、耐久性/稳定性等有关。解决这些阻碍对于PEMFCs的发展至关重要。

本期分享2篇先丰客户在PEMFCs领域的最新研究进展，一起看下吧~

1 Nature Communications：界面电子动态调节促进酸性下氧还原反应

目前，纳米结构的铂（Pt）基材料被认为是PEMFCs中ORR最有效的电催化剂。但Pt含量高导致成本难以达到商业化目标（目标为30美元/千瓦）。    

2025年3月22日，期刊Nature Communications报道先丰客户通过构建富含非晶-晶体（a-c）边界的异质结催化剂（ac-Ni(OH)2@m-Pt），为设计高效的酸性ORR电催化剂提供了一种新的策略。

该团队采用“模板-溶剂”策略（模板剂为KIT-6，来自先丰纳米）成功制备了富含非晶-晶体边界的介孔催化剂ac-Ni(OH)2@m-Pt。检测结果确认了其具有有序的介孔结构和丰富的非晶-晶体边界，且Pt与Ni的原子比约为2.9:1。这种独特的结构为后续的催化性能提升奠定了基础。

在0.1M HClO4的酸性电解质中，ac-Ni(OH)2@m-Pt展现出优异的氧还原反应（ORR）活性，其半波电位达到0.912V，质量活性高达0.95A mgPt-1，远高于传统的Pt基催化剂。此外，该催化剂在经过15000次加速耐久性测试后，半波电位衰减仅为7mV，质量活性保持率超过89.8%，表现出良好的耐久性。    

DFT计算进一步证实了a-c界面的协同效应降低了氧物种质子化的能量障碍，加速了四电子ORR过程。这些发现为设计高性能Pt基酸性ORR催化剂提供了新的思路和理论依据。

文献名称：Dynamic modulation of electron redistribution at the heterogeneous interface nickel hydroxides/platinum boosts acidic oxygen reduction reaction

2 Advanced Materials：压应变与氧空位协同增强 IrO2催化剂PEM水电解

质子交换膜水电解（PEMWE）是一种高效制氢技术，具有低电阻损耗、高电流密度和低气体交叉污染的优势。然而，其阳极氧析出反应（OER）动力学缓慢，严重制约了整体效率。

2025年3月11日，期刊Advanced Materials报道先丰客户制备了一系列Ni掺杂的IrO2（T-xNi/IrO2,x=0.05,0.16,0.24,0.36）,Ni掺杂在IrO2中引入压应变与氧空位，优化Ir–O轨道共价性，提高OER活性。

在0.1M HClO4中，T-0.24Ni/IrO2催化剂在10mA cm-2 处的过电位仅为190mV，远低于商业IrO2（341mV）。在200mA cm-2处，其过电位仅为339mV，且在500mA cm-2下能够稳定运行500小时。

同步辐射原位XAFS和SR-FTIR结果表明，Ni掺杂诱导的压应变增强了Ir–O轨道重叠，并促进H2O在Ir–Ov位点的快速吸附和偶联生成O–O物种，打破OER过程中的LSR约束。

DFT计算进一步揭示，Ni掺杂优化了Ir 5d和O 2p轨道中心，形成连续的MS-OVSM机制，从而提升催化活性和长期稳定性。

该项工作为高性能PEMWE阳极催化剂的设计提供了新思路。未来研究可进一步优化Ni掺杂浓度，探索其他掺杂元素，以提升催化剂的长期稳定性和工业应用潜力。

文献名称: Unraveling Compressive Strain and Oxygen Vacancy Effect of Iridium Oxide for Proton‐Exchange Membrane Water Electrolyzers

在这两项工作中，先丰的KIT-6材料作为模板剂在构建介孔结构和无定型-晶态界面、防止颗粒聚集等方面发挥了重要作用。

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