氢基质子交换膜燃料电池(PEMFC)被认为是零碳排放的清洁能源系统。然而，阴极催化剂上缓慢的氧还原反应(ORR)动力学是阻碍其实现经济高效的商业化的主要缺点。
近日，台湾大学Li-Chyong Chen(林丽琼)、Kuei-Hsien Chen(陈贵贤)和Satyanarayana Samireddi等通过以corrole-N4为中心的具有氧还原反应(ORR)活性非贵金属Co和Fe组成的异双金属corrole配合物(PhFCC)，随后进行低温热解并成功制备双原子分子催化剂(DAMC)。
这种低温热解得到的电催化剂在酸性和碱性条件下表现出优异的ORR性能。在酸性和碱性条件下，该催化剂的起始电位分别为0.86 V和0.94 V，半波电位分别为0.75 V和0.85 V。
在电位循环过程中，该DAMC在3000次循环后在酸性和碱性条件下分别显示出仅25 mV和5 mV的半波电位损失，证明了其出色的稳定性。
在使用Nafion膜的质子交换膜燃料电池中，使用该DAMC作为阴极催化剂。该燃料电池表现出最大功率密度为225 mW cm-2，性能几乎接近大多数基于金属-N4大环催化剂。
本研究表明，CoN4结构与共催化的Fe-Cx位点协同充当双ORR活性中心，以提高整体ORR性能。本工作中使用低温热解的异双金属CoN4-大环系统开发DAMC对其实际应用具有重要意义。
Synergistic Dual-Atom Molecular Catalyst Derived from Low-Temperature Pyrolyzed Heterobimetallic Macrocycle-N4 Corrole Complex for Oxygen Reduction. Small, 2021.DOI: 10.1002/smll.202103823