Novel Strontium/Iron Bimetallic Carbon Composites as Synergistic Catalyst for Oxygen Reduction Reaction in Microbial Fuel Cells
Novel Strontium/Iron Bimetallic Carbon Composites as Synergistic Catalyst for Oxygen Reduction Reaction in Microbial Fuel Cells
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新型锶/铁双金属碳复合材料作为微生物燃料电池氧还原反应的协同催化剂
DOI：
10.1007/s12678-021-00679-2
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发表时间：
2021-09
期刊：
影响因子：
3.1
通讯作者：
Su Minhua
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
You Henghui;Shi Huihui;Arulmani Samuel Raj Babu;Li Han;Zhong Kengqiang;Wang Yan;Dai Yi;Huang Lei;Guo Fei;Zhang Hongguo;Yan Jia;Xiao Tangfu;Liu Xianjie;Su Minhua
摘要：开发具有优异稳定性和创新活性的非贵金属（NNM）电催化剂对于微生物燃料电池（MFC）中的氧还原反应（ORR）至关重要，这是一种有前途的能量转换技术。 在此，提出通过双金属前驱体（Sr和Fe）热解制备碳化铁电催化剂（SrCO3/Fe3C）作为实现ORR高活性电催化剂的可行策略。基于Sr基材料的催化潜力，Fe物种掺杂可以为ORR提供更多有益的活性位点。简而言之，SrCO3/Fe3C(1:12) 催化剂在 0.1-M KOH 溶液中实现了 0.197 V（相对于 Ag/AgCl）的起始电位，优于 Pt/C 催化剂（0.193 V 相对于 Ag/AgCl），半波电位为 −0.157 V（相对于 Ag/AgCl）。此外，该电催化剂表现出近四电子途径，并产生低于3%的H2O2。与Pt/C催化剂相比，它具有更好的稳定性和优异的甲醇耐受性。此外，碳布上以 SrCO3/Fe3C(1:12) 作为催化剂的复合电极在 MFC 中表现出优异的空气阴极，功率密度为 398.98 mW m−2，其性能优于 MFC 上的 10 wt% Pt/C 催化剂 (342.13 mW m−2)。
AbstractIt is critical to develop non-noble metal (NNM) electrocatalysts with excellent stability and innovative activity for oxygen reduction reaction (ORR) in the microbial fuel cells (MFCs), which is a promising energy conversion technology. Herein, the preparation of iron carbide electrocatalysts (SrCO3/Fe3C) by the pyrolysis of a bimetal precursor (Sr and Fe) is proposed as a feasible strategy to realize a highly active electrocatalyst for ORR. Based on the catalytic potential of Sr-based materials, Fe species doping can provide more beneficial active sites for ORR. Concisely, the SrCO3/Fe3C(1:12) catalyst achieves the onset potential of 0.197 V (vs. Ag/AgCl) superior than Pt/C catalyst (0.193 V vs. Ag/AgCl) and the half-wave potential of −0.157 V (vs. Ag/AgCl) in 0.1-M KOH solution. Furthermore, the electrocatalyst exhibits nearly four-electron pathway, and generates less than 3% H2O2. Compared with Pt/C catalyst, it possesses preferable stability and superior methanol tolerance. Moreover, a composite electrode with SrCO3/Fe3C(1:12) as a catalyst on the carbon cloth demonstrated a superb air cathode in MFCs with a power density of 398.98 mW m−2, which can outperform than 10 wt% Pt/C catalysts (342.13 mW m−2) on MFCs.Graphical abstract
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影响因子：
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作者：
Xingwen Yu;S. Ye
通讯作者：
Xingwen Yu;S. Ye
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影响因子：
5.2
作者：
Yao Chuangang;Zhang Haixia;Liu Xiaojuan;Meng Junling;Meng Jian;Meng Fanzhi
通讯作者：
Meng Fanzhi
DOI：
10.1016/j.energy.2020.118806
发表时间：
2020-12-15
期刊：
Energy (Oxford, England)
影响因子：
--
作者：
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通讯作者：
Ieropoulos IA
影响因子：
7.2
作者：
Feng Zhang;J. Miao;Wenqi Liu;Dongyan Xu;Xiaojing Li
通讯作者：
Feng Zhang;J. Miao;Wenqi Liu;Dongyan Xu;Xiaojing Li
DOI：
10.1016/j.energy.2017.11.135
发表时间：
2018-02-01
期刊：
Energy (Oxford, England)
影响因子：
--
作者：
Gajda I;Greenman J;Santoro C;Serov A;Melhuish C;Atanassov P;Ieropoulos IA
通讯作者：
Ieropoulos IA