DC DSR旋转圆盘电极与DC 980pro燃料电池测试系统联合解析高稳定Pt基催化剂
近日，中科院赣江创新研究院庄玉娟、陈庆军及彭立山课题组在 《催化学报》（Chinese Journal of Catalysis）发表了在质子交换膜燃料电池（PEMFCs）阴极催化剂领域的最新研究成果，结果表明，该催化剂不仅活性出色，更在加速耐久性测试后保有97.3%的质量活性，其燃料电池性能远超美国能源部2025年目标。 本研究使用了DC DSR旋转圆盘圆环电极装置与DC 980pro燃料电池测试系统，综合评价了一种新型PtFe/C@Fe-N-C催化剂。
第一作者：庄玉娟 通讯作者：陈庆军、彭立山
论文单位：中国科学技术大学/中国科学院赣江创新研究院陈庆军、彭立山团队
论文DOI： 10.1016/S1872-2067(26)64985-6
（点击文末「阅读原文」，直达链接）
DC DSR旋转圆盘圆环电极装置：快速筛选ORR本征活性
在催化剂的初步评价中，使用DC DSR旋转圆盘圆环电极装置结合电化学工作站，以旋转环盘电极（RRDE）为工作电极，在0.1 M HClO₄电解质中测试了不同催化剂的ORR极化曲线与循环伏安曲线。
扫描速率：5 mV/s（LSV）
测试结果对应下图。
在 0.1 M HClO₄ 溶液中，Pt/C、PtFe/C@Fe-N-C-1%、PtFe/C@Fe-N-C-2%、PtFe/C@Fe-N-C-3% 和 PtFe/C@Fe-N-C-4% 的（a）极化曲线以及（b）比活性和质量活性。
极化曲线测试和活性测试清晰展示了PtFe/C@Fe-N-C-2%相比其他对照样具有更高的半波电位与极限电流密度，为其在单电池中的优异表现提供了有效证据。
DC 980燃料电池测试系统：真实工况下的耐久性验证
仅靠RDE测试无法完全模拟PEMFC实际环境。为此，团队使用DC 980pro燃料电池测试系统进行了单电池级别的性能与加速耐久性测试（ADT）。
测试条件
单电池有效面积：4 cm²（蛇形流场）
阴阳极Pt载量：0.1mg/cm2
测试温度：80℃
相对湿度：100% RH
背压：0.15 MPa
气体流量：H₂ / O₂均为0.5 L/min
加速耐久性测试（美国DOE燃料电池催化剂测试标准）：
电压区间：0.6 V ↔ 0.95 V，每个电压保持 3秒
气氛：H₂/N₂（200/75 sccm）
循环圈数：30k圈（对应Table S4中的ADT cycles）
关键数据与图表对应：
汇总了BOL（初始）质量活性（0.75 A mgPt⁻¹及ADT后质量活性保留率（97.3%）
(a, d) PtFe/C@Fe-N-C 在 100k 次循环前后、(b, e) PtFe/C 在 30k 次循环前后以及 (c, f) Pt/C 在 30k 次循环前后的 HRTEM 图像和粒径分布
图中展示了ADT前后催化剂的HRTEM图像。
其中PtFe/C@Fe-N-C在30k圈后颗粒尺寸分布几乎没有变化，从微观上证实了其超强耐久性。
总结
经过严苛的耐久性测试，PtFe/C@Fe-N-C催化剂展现出卓越的性能。在单电池测试中，其初始质量活性（BOL MA）高达0.75 A mg⁻¹，远超许多同类催化剂。更令人瞩目的是，经过3万圈ADT循环后，质量活性保留率高达97.3%，展现出了卓越的耐久性，远超商业Pt/C和PtFe/C对照组！
此外，研究团队通过原位表征验证了结构的稳定性，并为合理设计高耐久PEMFC催化剂提供了全新的“电子结构调控”思路。
DC DSR旋转圆盘电极顶刊成果｜ACS Catalysis：用光和空气，高效造出双氧水H₂O₂
理化“小理之春”培训再启航，赋能从催化剂到膜电极的全链路测试