Abstrak
Pemanfaatan katalis berbasis logam transisi sebagai alternatif menghadirkan solusi menarik untuk meningkatkan reaksi reduksi oksigen (ORR) yang lambat dan mengurangi elektrokatalis berbasis platina yang mahal dalam sel bahan bakar hidrogen. Nitrogen-karbon (Mn-NC) berbasis mangan diantisipasi untuk menunjukkan daya tahan karena kecenderungan reaksi Fenton yang lebih lemah. Namun, kendala utama terletak pada peningkatan aktivitas elektrokatalitik intrinsik dan peningkatan kepadatan situs aktif Mn, yang penting untuk integrasi praktis ke dalam operasi sel bahan bakar. Di sini, metode tiga langkah dikembangkan untuk mensintesis bahan Mn-NC yang terdispersi secara atomik dengan struktur mesopori yang kaya sebagai katalis ORR yang sangat efektif. Pemuatan Mn yang tinggi (3,42 wt%) mendorong pembentukan situs aktif Duo-MnN4, yang menunjukkan kinerja dan daya tahan yang luar biasa untuk sel bahan bakar. Secara khusus, kinerja luar biasa dari sel bahan bakar membran pertukaran proton (PEMFC) mencapai 649 mW cm−2 dan sel bahan bakar membran pertukaran anion (AEMFC) mencapai 770 mW cm−2. Khususnya, ketahanan katalis Mn-NC dalam PEMFC dilaporkan untuk pertama kalinya, yang menunjukkan hanya 18,4% peluruhan setelah 30.000 siklus gelombang persegi. Karya ini memberikan perspektif unik dan strategi desain sistematis untuk membangun katalis logam nonmulia yang layak dengan kepadatan situs aktif yang tinggi, mengatasi tantangan inefisiensi dan keterbatasan kinerja di berbagai aplikasi elektrokatalitik.
Mn-NC dengan Situs Aktif Mn Terdispersi Secara Atom Berdensitas Tinggi untuk Reaksi Reduksi Oksigen
