目前，開發(fā)的無貴金屬（precious-group metal-free, PGM-free）催化劑用于燃料電池陰極氧還原反應（ORR）時具有不錯的活性，可縮小與現有Pt基材料的性能差距。然而，最先進的PGM-free催化劑在商業(yè)中的應用受到其相對較低的耐久性的阻礙。因此，研究燃料電池運行中催化劑降解的方法對于了解耐久性問題以及提出最終的解決方案至關重要。
基于此，以色列巴伊蘭大學Lior Elbaz（通訊作者）等人報道了使用傅里葉變換交流伏安法（Fourier-transform alternating current voltammetry, FTacV）作為一種電化學方法，用于準確量化PGM-free陰極催化劑的電化學活性位點密度，并在聚合物電解質燃料電池運行期間跟蹤它們的原位降解。
首先，作者證明了使用FTacV可以準確測量電化學活性位點密度（electrochemical active site density, EASD）。為了進一步強調該技術的優(yōu)勢，作者跟蹤了燃料電池運行期間商用FeNC催化劑的降解情況。根據FeNC催化劑中的ORR活性來自Fe(II)/Fe(III)氧化還原電對的假設，EASD應與燃料電池中的電催化ORR活性成正比。因此，深入分析這些活性位點的電化學行為，可以揭示PGM-free催化劑在降解過程中所經歷的過程。
通過實驗測試，作者發(fā)現高次諧波與燃料電池性能相關，并且在耐久性測試期間這些降低，表明EASD損失不是唯一的催化劑降解機制。該工作中開發(fā)的方法可用于進一步研究目前未知的降解途徑，同時作者團隊正在進行后續(xù)的工作，重點是各種陰極操作條件的影響，包括不同活性位點上高次諧波和反應動力學之間的相關性。
Quantifying the electrochemical active site density of precious metal-free catalysts in situ in fuel cells. Nat. Catal., 2022, DOI: 10.1038/s41929-022-00748-9.
https://doi.org/10.1038/s41929-022-00748-9.
