作者仅3人！北京航空航天大学「国家杰青」水江澜最新AEM丨解析Fe-N-C燃料电池多尺度降解机制！

背景：质子交换膜燃料电池（PEMFCs）是实现可持续氢经济的关键装置，但其商业化受制于阴极氧还原反应（ORR）对昂贵铂族金属（PGM）催化剂的依赖。Fe-N-C催化剂虽在酸性介质中具有最高初始ORR活性，但在实际运行中稳定性差，100小时内性能衰减超50%，远未达5000小时寿命要求。研究目的：该综述旨在系统解析Fe-N-C催化剂的多尺度降解机制，通过整合先进表征技术，理清活性位点脱金属、碳载体氧化和三相界面坍塌三大降解路径的驱动力、时间序列及相对贡献，填补关键知识空白。结论：研究揭示了时间分层的降解机制：初期以特定Fe-N4基团脱金属主导，导致活性位点密度快速下降；后期以碳载体氧化为主，降低周转频率。局部pH值由ORR电流动态调节，是控制Fe-Nx稳定性的关键因素，高电流密度可抑制Fe溶解。未来需聚焦实时活性位点定量、Nafion-催化剂相互作用及长期老化指标，通过原子尺度修饰、碳基质工程和操作策略优化提升耐久性。