中南大学程义

程义

学位：博士学位
职称：教授
学科：冶金工程. 环境科学与工程
所在单位：冶金与环境学院

教授

入职时间：2018-09-07
所在单位：冶金与环境学院
学历：博士研究生毕业
办公地点：理学楼417
性别：男
联系方式：15874899443；微信：chycurtin1983
学位：博士学位
在职信息：在职
毕业院校：中南大学

学科：冶金工程
环境科学与工程

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First demonstration of phosphate enhanced atomically dispersed bimetallic FeCu catalysts as Pt-free cathodes of high temperature phosphoric acid doped polybenzimidazole fuel cells

点击次数：

影响因子：

19.5

DOI码：

10.1016/j.apcatb.2020.119717

发表刊物：

Applied Catalysis B: Environmental

关键字：

磷酸助催化剂

摘要：

Phosphate poisoning of Pt electrocatalysts is one of the major barriers that constrains the performance of phosphoric acid-doped polybenzimidazole (PA/PBI) membrane fuel cells. Herein, we developed new atomically dispersed bimetallic FeCu coordinated with nitrogen-doped carbon nanotubes (FeCu/N-CNTs) as Pt-free oxygen reduction reaction (ORR) electrocatalysts. The cell with FeCu/N-CNTs cathodes delivers a peak power density of 302 mWcm−2 at 230℃, similar to that using Pt/C electrocatalysts (1 mgPt cm−2) but with a much better stability. In contrast to phosphate poisoning of Pt/C, FeCu/N-CNTs show PA enhanced activities. DFT calcualtions indicate that phosphate promotion effect results from the stronger binding of phosphate on Cu sites, which decreases the activation energy barrier for the cleavage of the O2 double bond and provides local protons to facilitate the proton-coupled electron transfer ORR. The results also show that FeCu/N-CNTs have a much better activity for ORR as comapre to Fe single atom catalysts coordinated with nitrogen-doped carbon nanotubes, Fe/N-CNTs. This study demonstrates the promising potential of bimetallic FeCu/N-CNTs as true Pt-free, highly active and durable cathodes for PA/PBI based high temperature polymer electrolyte fuel cells.

论文类型：

期刊论文

卷号：

284

页面范围：

119717

是否译文：

否

收录刊物：

SCI

发布期刊链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926337320311346

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个人简介

程义，中南大学教授，湖南省杰青，致力于氢燃料电池和电解水相关的关键催化材料、膜材料和膜电极设计和器件研究。在Adv. Mater.、Energy & Environ. Sci.、Electrochem. Energy Rev.、Adv. Sci.等国际权威期刊上发表SCI论文80余篇；主持国家重点研发课题、国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金-区域联合创新基金课题、澳大利亚同步辐射项目、湖南省重点研究计划课题、湖南省自然科学基金面上项目、企业横向等项目10余项。申请发明专利18项，已授权8项。担任Adv. Powder Mater.青年编委，任湖南省新材料产业协会氢能分会秘书长，应邀在世界燃料电池大会、全国电化学会议等国际国内会议上进行相关学术报告十余次，作为主要成员组织中国化学会2019能源材料与缺陷化学学术研讨会；获西澳华人科学家协会2017年科研奖、2019年国际材料协会师昌绪最佳论文奖。

1）国家重点研发计划氢能专项，2023YFB4006200，高性能高温质子交换膜燃料电池关键材料创制与电堆集成，课题负责人，在研；

2）国家自然科学基金面上项目，22272206，基于高温直接甲醇燃料电池高性能阳极催化剂构筑及催化机制研究，主持，在研；

3）企业横向课题，先进水电解槽、燃料电池技术开发，主持，在研；

4）国家自然科学基金区域创新发展联合基金，U19A2017，高温聚合物电解质膜燃料电池关键催化材料及高性能膜电极构筑，课题负责人，已结题；

5）湖南省杰出青年基金项目，2023JJ10061, 高温聚合物电解质膜燃料电池关键材料研究，主持，在研；

5）湖南省自科基金面上项目，S2022JJJCQN0265，高温聚合物电解质膜燃料电池阴极双金属铁基非贵金属催化剂精准制备及磷酸助催化机制，主持，已结题；

8）湖南省重点研发计划，2022SK2067，生物医药、化工工业园区废水深度处理技术研究与应用示范，课题负责人，在研。

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