中科大「青年长江」葛君杰/严欢&应化所王颖JACS | Fe负载触发高自旋态加速燃料电池阴极H\u2082O/O\u2082交换！

背景：质子交换膜燃料电池阴极的氧还原反应动力学迟缓，导致铂用量高、成本高昂，阻碍商业化。Fe-N-C催化剂虽具备潜力，但因对含氧中间体吸附过强及自旋禁阻现象，活性受限。研究目的：通过调控Fe位点的自旋态，解决H2O/O2交换步骤的能垒问题，以提升氧还原反应动力学和燃料电池性能。结论：提高Fe位点密度可借助RKKY机制将低自旋Fe3+转化为高自旋Fe2+，削弱H2O吸附并降低反应能垒，实现峰值功率密度约1.31 W cm-2，超越DOE 2025目标，为燃料电池催化剂设计提供新思路。