近日，我院潘军青教授课题组围绕贵金属资源有效利用，在《Advanced Materials》发表题为“Bimetallic-MOF Derived Carbon with Single Pt Anchored C4 Atomic Group Constructing Super Fuel Cell with Ultrahigh Power Density and Self-change Ability”（Adv. Mater. 2023, DOI: 10.1002/adma.202308989）的研究论文，提出了具有超高瞬态输出功率的超级燃料电池及其双金属MOF衍生多孔碳管锚定的单原子Pt催化剂。超级燃料电池采用高比电容多孔碳材料负载单原子铂催化剂，实现了大电流放电过程中双电层电容（EDLC）和氧还原（ORR）联合平行放电过程，突破了现有燃料电池在大电流放电过程中氧还原反应（ORR）缓慢和冗余功率设计导致贵金属催化剂使用量多和成本高等问题，显著提高了燃料电池瞬态输出功率，减少了贵金属资源的消耗。
图1.超级燃料电池的“ORR+EDLC”平行放电机制的示意图
同步辐射、球差电镜和DFT计算揭示的4个碳原子锚定一个Pt原子的稳定化结构不仅提高了催化剂使用寿命，并且锚定的单原子Pt推动了材料倍率性能的提升。此外基于PtSA-1.74/HPCNR组装的超级燃料电池通过O2在Pt单原子催化下的微正极与电容碳微负极构成微电池过程实现正极电容的自充电和能量储存过程，为下一次大电流放电提供能量。
本文第一作者为我院博士生柴路路，潘军青教授为本文通讯作者，北京化工大学为第一单位。本工作感谢国家十三五重点专项、国家自然科学基金和北京化工大学百人计划的资助。