燃料电池氧还原反应中的多孔有机聚合物衍生碳基电催化剂

来源：化学进展杂志2023年第11期北京时间：

作者：孙寒雪, 王娟娟, 朱照琪, 李安

单位：兰州理工大学 兰州 730050

摘要：燃料电池是一种能够将化学能直接转变为电能的能量转换装置,是我国“十四五”规划中明确发展的新能源技术。近年来燃料电池技术迭代升级持续加速,有效推动了氢能产业从模式探索向多元示范迈进,助力新能源产业高质量发展。阴极氧还原反应(ORR)是燃料电池的基础和核心反应之一,然而其缓慢的动力学过程制约了燃料电池的规模化应用。虽然金属Pt基催化剂具有较高的催化活性能够提高ORR的反应速率,但因其稀缺性、高成本及耐久性等问题不利于广泛的商业化使用。发展非Pt基ORR催化剂对推进燃料电池的发展具有重要的现实意义。多孔有机聚合物(Porous Organic Polymer,POPs)是多孔材料的重要分支,由于其可调控的组成和多样化结构,可将杂原子和金属物种纳入其骨架结构中,提升材料整体催化活性,作为高效电催化剂的理想候选材料在促进ORR缓慢动力学方面受到广泛关注。本文重点介绍了近年来基于POPs衍生碳基ORR电催化剂在合成策略、组分、形貌、结构调控及电催化性能上的研究进展,讨论了POPs衍生碳基ORR电催化剂目前面临的挑战,并对其未来发展方向进行了总结。

关键词：阴极氧还原,多孔有机聚合物,共轭微孔聚合物,结构调控,燃料电池

基金资助：国家自然科学基金项目(22006061),国家自然科学基金项目(21975113),甘肃省杰出青年基金项目(23JRRA808),甘肃省研究生“创新之星”项目(2023CXZX423)