在对可持续能源解决方案的不懈追求中，燃料电池长期以来一直是希望的灯塔。这些设备能够将化学能转化为电力，为化石燃料提供了更清洁的替代品。然而，它们的广泛采用受到了一个重大障碍的阻碍：铂基催化剂的高成本和环境影响。美国布法罗大学领导的一项开创性研究有望在这些方面做出贡献，这项研究发表在《自然催化剂（Nature Catalysis）》期刊上。
1、创新：氢增强Fe-N-C催化剂
布法罗大学的研究人员开创了一种合成Fe-N-C（铁-氮-碳）催化剂的新方法，这种催化剂可能会取代燃料电池中昂贵的铂。创新在于在催化剂的制造过程中添加氢气，这是一种涉及热解（pyrolysis）的方法——在惰性气体中高温条件下材料的热分解。这个过程通常使用氩气等气体，但氢气的引入标志着与传统方法的重大背离。
2、解决活动稳定性权衡问题：催化剂发展中最重要的挑战之一是活动稳定性权衡。早期的Fe-N-C催化剂可能耐用或高效，但不能两者兼而有之。布法罗大学的研究在克服这一障碍方面取得了飞跃。通过吸收氢气，研究人员设法提高了活性FeN4位点的密度。这个过程遏制了不太稳定的吡咯-N协调（pyrrolic-N-coordinated）位点（S1）的形成，并促进了更稳定的吡啶-N协调（pyridinic-N-coordinated）位点（S2）的形成，其特征是Fe-N键长度较短。
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