化石燃料的大量使用带来了环境污染、气候变化、能源短缺等一系列问题，开发利用氢能、太阳能、风能等可持续性能源迫在眉睫。质子交换膜燃料电池(PEMFCs)具有能量密度高、能量转换效率高、绿色环保和易维修、适用范围广等优点，在汽车等民用以及军用领域都具有广泛的应用前景。而且，金属-空气电池，例如锌-空气电池，作为一种高能量密度低成本的能源系统，也具有极大的应用潜力。然而，PEMFCs和金属-空气电池的发展受限于缓慢的阴极氧还原反应(ORR)动力学，其ORR催化剂的电催化性能决定着相关器件的整体性能和效率。因此，开发设计具有更高活性、更高耐久性和更低成本的电催化剂至关重要。近日，华中科技大学的夏宝玉教授和新加坡南洋理工大学的楼雄文教授等人合作，综述了应用于能源转换的ORR先进电催化剂研究进展。他们从实际的角度出发，首先简要讨论了ORR的动力学和催化机理，然后对目前常用的四大类ORR电催化剂，即铂族金属催化剂、非铂族金属催化剂、碳基催化剂和单原子催化剂，分别介绍了各类催化剂的优缺点及性能。另外，他们还从全电池的角度提出了设计方法的重要性。最后，他们还讨论了目前ORR电催化剂所面临的挑战和未来的应用前景。

Xinlong Tian; Xue Feng Lu; Bao Yu Xia; Xiong Wen (David) Lou. Advanced Electrocatalysts for the Oxygen Reduction Reaction in Energy Conversion Technologies. Joule, 2020

DOI: 10.1016/j.joule.2019.12.014

http://doi.org/10.1016/j.joule.2019.12.014