南开大学袁忠勇EES综述：用于AEMFCs的氢氧化电催化剂！

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南开大学袁忠勇EES综述：用于AEMFCs的氢氧化电催化剂！
第一作者：Jin-Tao Ren
通讯作者：袁忠勇
通讯单位：南开大学
论文速览
阴离子交换膜燃料电池（AEMFCs）提供了一条很有前途的途径，可以摆脱对稀缺且昂贵的铂（Pt）基催化剂的依赖，提供零碳排放的替代方案。尽管许多不含贵金属的阴极氧还原反应（ORR）催化剂在AEMFCs中取得了成功，但碱性介质中阳极氢氧化反应（HOR）的缓慢动力学（需要高Pt用量）阻碍了AEMFCs的发展。
本文综述了在碱性电解质中HOR电催化剂的研究进展，特别关注了AEMFCs中的HOR催化剂。作者从反应机理、催化剂类型到活性调节策略等多个角度进行了系统性的讨论。
文中强调在碱性HOR中经常被忽视的挑战，包括长期稳定性、抗氧化能力、一氧化碳（CO）耐受性、理论探究以及原位光谱技术。最后，文章还讨论了AEMFCs的进展，并提出了发展高效HOR电催化剂的策略，以促进氢相关技术的广泛应用。
图文导读
南开大学袁忠勇EES综述：用于AEMFCs的氢氧化电催化剂！
图1：从技术和经济可行性比较质子交换膜燃料电池（PEMFCs）和AEMFCs
南开大学袁忠勇EES综述：用于AEMFCs的氢氧化电催化剂！
图2：反应机理、分类、调控工程以及提高碱性HOR催化剂性能的主要挑战
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图3：碱性HOR中氢结合能（HBE）理论和羟基结合能（OHBE）理论示意图
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图4：HBE理论和双功能理论在碱性HOR中的应用实例
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图5：在碱性HOR中，HOR性能测试
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图6：催化剂设计原则的火山图，以及Pd/C在不同粒径下的极化曲线
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图7：设计碱性HOR电催化剂的通用设计准则的概述内容
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图8：形貌控制、合金化效应、金属间化合物对HOR电催化剂性能影响
总结展望
本文总结了AEMFCs作为一种有前景的能源转换器件，通过温和的电化学过程直接将氢能转换为电能。尽管在HOR催化剂的研究中取得了显著进展，但在实际应用中仍面临挑战。
未来的研究方向包括深入探究HOR机理，发展准确的理论模型，改进催化剂的抗氧化能力和CO耐受性，以及建立标准化的测试程序。此外，还需要对AEMFCs的所有组件进行全面研究，以实现其在实际应用中的长期稳定性和性能优化。
文献信息
标题：Hydrogen oxidation electrocatalysts for anion-exchange-membrane fuel cells: activity descriptors, stability regulation, and perspectives
期刊：Energy & Environmental Science
DOI：10.1039/D3EE04251K

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