追求高功率密度和低Pt催化劑負(fù)載量是開發(fā)高性能燃料電池（FC）的巨大挑戰(zhàn)?；诖?，北京化工大學(xué)潘軍青教授（通訊作者）等人報道了一種新型的具有超高輸出功率的超級燃料電池（SFC），它是利用新制備的雙金屬MOF衍生中空多孔碳納米棒（Pt_SA/HPCNR）上的單原子Pt催化劑，通過比雙電層電容（EDLC）+ORR平行放電實現(xiàn)的。

電荷密度差圖表明，Pt-C₄/G的藍(lán)色區(qū)域最為顯著，這表明固定在雙空位石墨烯基底上的Pt具有缺電子性質(zhì)，證實了它的表面具有豐富的電子轉(zhuǎn)移，并促進(jìn)了在ORR過程中對中間物種的吸附。投影態(tài)密度（PDOS）圖表明，與原始的石墨烯相比，在Pt-C_x/G模型中，隨著碳缺陷的增加，Pt的d帶中心降低，導(dǎo)致在費米能級附近有較高的態(tài)密度，從而增強了Pt原子與石墨烯的相互作用。

本文進(jìn)一步計算了Pt-C₂/G、Pt-C₃/G和Pt-C₄/G三種構(gòu)象下ORR 4e^–反應(yīng)路徑的自由能演化機制。在U=1.23 V的平衡電位下，Pt-C₂/G、Pt-C₃/G和Pt-C₄/G的ORR過電位分別為1.29、1.46和0.31 V，決速步為OH*的脫附。

上述DFT計算結(jié)果證實了碳基材料結(jié)構(gòu)缺陷的擴(kuò)大和Pt原子的引入極大地改變了催化劑的電子結(jié)構(gòu)，從而提高了催化劑的電催化活性。

Bimetallic-MOF Derived Carbon with Single Pt Anchored C4 Atomic Group Constructing Super Fuel Cell with Ultrahigh Power Density And Self-change Ability. Adv. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adma.202308989.

https://doi.org/10.1002/adma.202308989.