Abstract For the large-scale sustainable implementation of polymer electrolyte membrane fuel cells in vehicles, high-performance electrocatalysts with low platinum consumption are desirable for use as cathode material during the oxygen reduction reaction in fuel cells. Here we report a carbon black-supported cost-effective, efficient and durable platinum single-atom electrocatalyst with carbon monoxide/methanol tolerance for the cathodic oxygen reduction reaction. The acidic single-cell with such a catalyst as cathode delivers high performance, with power density up to 680 mW cm −2 at 80 °C with a low platinum loading of 0.09 mg Pt cm −2 , corresponding to a platinum utilization of 0.13 g Pt kW −1 in the fuel cell. Good fuel cell durability is also observed. Theoretical calculations reveal that the main effective sites on such platinum single-atom electrocatalysts are single-pyridinic-nitrogen-atom-anchored single-platinum-atom centres, which are tolerant to carbon monoxide/methanol, but highly active for the oxygen reduction reaction.

In this article, manganese oxide nanorods with different crystalline structures, i.e., β-MnO2, α-Mn2O3, and a composite of Mn3O4 and α-Mn2O3, were successfully synthesized via controlling the heat-treatment procedure starting from a manganese oxide composite, containing γ-MnOOH and Mn(OH)4. The oxygen reduction reaction (ORR) polarization curves measured by a rotating disk electrode (RDE) setup show that those MnOx catalysts with higher Mn valent states, i.e., γ-MnOOH and Mn(OH)4 composite and β-MnO2, exhibit better catalytic activity toward the ORR than those with lower Mn valences. Furthermore, we testify that the surface Mn valence of MnOx could be tuned by applying proper potential cycling to the MnOx electrode and thus leads to different activities, i.e., the MnOx surface is rich in Mn(II) after treatment at relatively negative potentials, resulting in degradation in ORR activity, while it is rich in Mn(IV) after treatment at positive potentials, resulting in improvement in activity. Compared with the heat-treatment approach, the electrochemical approach is more facile and energy-saving to tune the surface metal valence and thus ORR activity.

A real optimal Fe content: For N and Fe co-doped carbon electrocatalysts for oxygen reduction reactions (ORRs) it is found that there is a real optimal trace Fe content (Peak II), which has never been observed before. The real optimal electrocatalyst shows superior high activity for ORR and possesses the best price/performance ratio ever. As a service to our authors and readers, this journal provides supporting information supplied by the authors. Such materials are peer reviewed and may be re-organized for online delivery, but are not copy-edited or typeset. Technical support issues arising from supporting information (other than missing files) should be addressed to the authors. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.

Maximizing the platinum utilization in electrocatalysts toward oxygen reduction reaction (ORR) is very desirable for large-scale sustainable application of Pt in energy systems. A cost-effective carbon-supported carbon-defect-anchored platinum single-atom electrocatalysts (Pt1 /C) with remarkable ORR performance is reported. An acidic H2 /O2 single cell with Pt1 /C as cathode delivers a maximum power density of 520 mW cm-2 at 80 °C, corresponding to a superhigh platinum utilization of 0.09 gPt kW-1 . Further physical characterization and density functional theory computations reveal that single Pt atoms anchored stably by four carbon atoms in carbon divacancies (Pt-C4 ) are the main active centers for the observed high ORR performance.

Abstract It is generally accepted that there is a trade-off relationship between mobility and stability for oxide thin film transistor (TFT) devices. Different doping ratios of Ln praseodymium (Pr) into indium (In) zinc (Zn) oxide have been employed as the active layer to get 1# and 2# amorphous oxide semiconductor (AOS) TFTs in this work. The 1#-based TFTs exhibited a high mobility of 49.84 cm2 V−1 s−1 due to the increased concentration of In. By further elevating the Pr doping ratio of the film, the 2#-based TFT obtained both a good mobility of 26.65 cm2 V−1 s−1, and a promising stability, showing a positive-bias temperature stress (PBTS) stability of ∆VTH = 1.56 V and a negative-bias temperature illumination stress (NBTIS) stability of ∆VTH = −1.47 V. It was revealed that the low energy charge transfer state of Pr in 2# film absorbs the visible light, leading to suppressed photo-induced carriers and thus a good illumination reliability of the 2#-based TFTs. In practice, the LCD panel based 2# ACT TFT shows a well stable performance even under 10000-nit illumination. The result indicates a promising strategy to accelerate the commercialization of AOS TFTs to large-panel display production.

Electrocatalytic water splitting with earth-abundant materials is still a critical challenge to obtain high activity and durability simultaneously, due to the complexity of designing electrocatalysts from physical chemistry, material science...

Developing a high-efficiency and stable anode catalyst layer (CL) is crucial for promoting the practical applications of anion exchange membrane (AEM) water electrolyzers. Herein, a hierarchical nanosheet array composed of oxygen vacancy-enriched CoCrO