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Steam activation of Fe-N-C catalyst for advanced power performance of alkaline hydrazine fuel cells

Journal of Energy Chemistry 2022年第1期31卷 276-285,I0008页

作者： Sooan Bae Jihyeon Park Yuna Hwang Jin-Soo Park Jaeyoung Lee Beomgyun Jeong Research Center for Materials Analysis Korea Basic Science Institute169-14&Gwahak-roDaejeon 34133Republic of Korea School of Earth Sciences and Environmental Engineering Gwangju Institute of Science and Technology123 Cheomdangwagi-ro.Buk-guGwangju 61005Republic of Korea Department of Green Chemical Engineering Sangmyung University31 Sangmyungdae-gilDongnam-gu.CheonanChungnam Province 31066Republic of Korea Ertl Center for Electrochemistry and Catalysis Gwangju Institute of Science and Technology123 Cheomdangwagi-roBuk-giiGwangju 61005Republic of Korea

Alkaline hydrazine liquid fuel cells(AHFC) have been highlighted in terms of high power performance with non-precious metal catalysts.Although Fe-N-C is a promising non-Pt electrocatalyst for oxygen reduction reaction(ORR),the surface density of the active site is very low and the catalyst layer should be thick to acquire the necessary number of catalytic active sites.With this thick catalyst layer,it is important to have an optimum pore structure for effective reactant conveyance to active sites and an interface structure for faster charge transfer.Herein,we prepare a Fe-N-C catalyst with magnetite particles and hierarchical pore structure by steam activation.The steam activation process significantly improves the power performance of the AHFC as indicated by the lower IR and activation voltage losses.Based on a systematic characterization,we found that hierarchical pore structures improve the catalyst utilization efficiency of the AHFCs,and magnetite nanoparticles act as surface modifiers to reduce the interracial resistance between the electrode and the ion-exchange membrane.

关键词： Alkaline hydrazine fuel cell Oxygen reduction reaction Electrocatalyst Steam activation Ohmic loss Interfacial resistance surface modifier

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