质子交换膜燃料电池作为汽车动力源展现出巨大潜力，但目前面临着正极氧还原反应效率低下以及Nafion离子omer严重降解的技术挑战。
基于此，2025年3月23日，北京大学郭少军等人在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Sandwiching intermetallic Pt3Fe and ionomer with porous N-doped carbon layers for oxygen reduction reaction》的研究论文。
在此，作者报道了一种核壳纳米颗粒的设计与构建，其核心为Pt₃Fe金属间化合物纳米颗粒，外壳为原子级薄的多孔氮掺杂碳层。
这种结构能够缓解Nafion离子omer的中毒问题以及界面处局部氧气传输问题，从而提升膜电极组件的性能。
结合电化学、光谱学和计算结果揭示了夹层碳层能够有效防止表面Pt活性位点被离子omer毒化。
此外，这种精心设计促进了离子omer在催化剂层中的更均匀分布，并推动了H₂-空气燃料电池的峰值功率密度达到1.0 W cm⁻²。
由于配置诱导的强Fe-N配位，这种独特的催化剂有效地保留了过渡金属，进而在0.5 V的恒定电位下实现了显著的燃料电池耐久性，持续时间为100小时。
Cao, X., Guo, H., Han, Y. et al. Sandwiching intermetallic Pt3Fe and ionomer with porous N-doped carbon layers for oxygen reduction reaction. Nat Commun 16, 2851 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58116-7
