Advanced electrocatalysts for fuel cells: Evolution of active sites and synergistic properties of catalysts and carrier materials

Zhijie Kong; Jingcheng Wu; Zhijuan Liu; Dafeng Yan; Zhi-Peng Wu; Chuan-Jian Zhong

doi:10.1002/EXP.20230052

Exploration ›› 2025, Vol. 5 ›› Issue (1) : 20230052 DOI: 10.1002/EXP.20230052

REVIEW

Advanced electrocatalysts for fuel cells: Evolution of active sites and synergistic properties of catalysts and carrier materials

Zhijie Kong ¹^,²
, Jingcheng Wu ¹
, Zhijuan Liu ¹^,^†
, Dafeng Yan ³^,^†
, Zhi-Peng Wu ⁴^,^†
, Chuan-Jian Zhong ²^,^†

Author information +

History +

PDF

Abstract

Proton exchange-membrane fuel cell (PEMFC) is a clean and efficient type of energy storage device. However, the sluggish reaction rate of the cathode oxygen reduction reaction (ORR) has been a significant problem in its development. This review reports the recent progress of advanced electrocatalysts focusing on the interface/surface electronic structure and exploring the synergistic relationship of precious-based and non-precious metal-based catalysts and support materials. The support materials contain non-metal (C/N/Si, etc.) and metal-based structures, which have demonstrated a crucial role in the synergistic enhancement of electrocatalytic properties, especially for high-temperature fuel cell systems. To improve the strong interaction, some exciting synergistic strategies by doping and coating heterogeneous elements or connecting polymeric ligands containing carbon and nitrogen were also shown herein. Besides the typical role of the crystal surface, phase structure, lattice strain, etc., the evolution of structure-performance relations was also highlighted in real-time tests. The advanced in situ characterization techniques were also reviewed to emphasize the accurate structure-performance relations. Finally, the challenge and prospect for developing the ORR electrocatalysts were concluded for commercial applications in low- and high-temperature fuel cell systems.

Keywords

active site / electrocatalyst / low/high-temperature fuel cell / oxygen reduction reaction / synergistic property

Cite this article

Download citation ▾

Zhijie Kong, Jingcheng Wu, Zhijuan Liu, Dafeng Yan, Zhi-Peng Wu, Chuan-Jian Zhong. Advanced electrocatalysts for fuel cells: Evolution of active sites and synergistic properties of catalysts and carrier materials. Exploration, 2025, 5(1): 20230052 DOI:10.1002/EXP.20230052

登录浏览全文

4963

注册一个新账户忘记密码

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within

[1]	F. Xiao, Y.-C. Wang, Z.-P. Wu, G. Chen, F. Yang, S. Zhu, K. Siddharth, Z. Kong, A. Lu, J.-C. Li, C.-J. Zhong, Z.-Y. Zhou, M. Shao, Adv. Mater. 2021, 33, 2006292.

[2]	L. Yang, J. Shui, L. Du, Y. Shao, J. Liu, L. Dai, Z. Hu, Adv. Mater. 2019, 31, e1804799.

[3]	Q. Shao, P. Wang, T. Zhu, X. Huang, Acc. Chem. Res. 2019, 52, 3384.

[4]	W. Li, D. Wang, Y. Zhang, L. Tao, T. Wang, Y. Zou, Y. Wang, R. Chen, S. Wang, Adv. Mater. 2020, 32, e1907879.

[5]	L. Huang, S. Zaman, X. Tian, Z. Wang, W. Fang, B. Y. Xia, Acc. Chem. Res. 2021, 54, 311.

[6]	Z. Zhao, C. Chen, Z. Liu, J. Huang, M. Wu, H. Liu, Y. Li, Y. Huang, Adv. Mater. 2019, 31, e1808115.

[7]	M. Liu, Z. Zhao, X. Duan, Y. Huang, Adv. Mater. 2019, 31, e1802234.

[8]	J. Zhang, Y. Yuan, L. Gao, G. Zeng, M. Li, H. Huang, Adv. Mater. 2021, 33, e2006494.

[9]	C. Wei, R. R. Rao, J. Peng, B. Huang, I. E. L. Stephens, M. Risch, Z. J. Xu, Y. Shao-Horn, Adv. Mater. 2019, 31, e1806296.

[10]	Z. -P. Wu, S. Shan, S. -Q. Zang, C. -J. Zhong, Acc. Chem. Res. 2020, 53, 2913.

[11]	R. Rath, P. Kumar, L. Unnikrishnan, S. Mohanty, S. K. Nayak, Polym. Rev. 2020, 60, 267.

[12]	A. Chandan, M. Hattenberger, A. El-Kharouf, S. Du, A. Dhir, V. Self, B. G. Pollet, A. Ingram, W. Bujalski, J. Power Sources 2013, 231, 264.

[13]	S. Bai, N. Zhang, C. Gao, Y. Xiong, Nano Energy 2018, 53, 296.

[14]	J. Zhang, Y. Xiang, S. Lu, S. P. Jiang, Adv. Sustainable Syst. 2018, 2, 1700184.

[15]	R. Haider, Y. Wen, Z. -F. Ma, D. P. Wilkinson, L. Zhang, X. Yuan, S. Song, J. Zhang, Chem. Soc. Rev. 2021, 50, 1138.

[16]	M. E. Scofield, H. Liu, S. S. Wong, Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 5836.

[17]	W. Li, L. Zhao, X. Jiang, Z. Chen, Y. Zhang, S. Wang, Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2207727.

[18]	D. Yan, C. Xia, W. Zhang, Q. Hu, C. He, B. Y. Xia, S. Wang, Adv. Energy Mater. 2022, 12, 2202317.

[19]	S. T. Thompson, A. R. Wilson, P. Zelenay, D. J. Myers, K. L. More, K. Neyerlin, D. Papageorgopoulos, Solid State Ionics 2018, 319, 68.

[20]	Z. W. Seh, J. Kibsgaard, C. F. Dickens, I. Chorkendorff, J. K. Nørskov, T. F. Jaramillo, Science 2017, 355, eaad4998.

[21]	X. Yan, Y. Jia, X. Yao, Chem. Soc. Rev. 2018, 47, 7628.

[22]	Y. Zhang, Y. Shi, R. Chen, L. Tao, C. Xie, D. Liu, D. Yan, S. Wang, J. Mater. Chem. A 2018, 6, 23028.

[23]	Z. Kong, Y. Maswadeh, J. A. Vargas, S. Shan, Z. P. Wu, H. Kareem, A. C. Leff, D. T. Tran, F. Chang, S. Yan, J. Am. Chem. Soc. 2019, 142, 1287.

[24]	M. Li, Z. Zhao, T. Cheng, A. Fortunelli, C.-Y. Chen, R. Yu, Q. Zhang, L. Gu, B. V. Merinov, Z. Lin, Science 2016, 354, 1414.

[25]	V. Yarlagadda, M. K. Carpenter, T. E. Moylan, R. S. Kukreja, R. Koestner, W. Gu, L. Thompson, A. Kongkanand, ACS Energy Lett. 2018, 3, 618.

[26]	L. Tao, Y. Wang, Y. Zou, N. Zhang, Y. Zhang, Y. Wu, Y. Wang, R. Chen, S. Wang, Adv. Energy. Mater. 2020, 10, 1901227.

[27]	D. Wang, Z. Liu, S. Du, Y. Zhang, H. Li, Z. Xiao, W. Chen, R. Chen, Y. Wang, Y. Zou, J. Mater. Chem. A 2019, 7, 24211.

[28]	Y. Zhang, L. Guo, L. Tao, Y. Lu, S. Wang, Small Methods 2019, 3, 1800406.

[29]	J. Li, Z. Xi, Y. T. Pan, J. S. Spendelow, P. N. Duchesne, D. Su, Q. Li, C. Yu, Z. Yin, B. Shen, Y. Kim, P. Zhang, S. Sun, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 2926

[30]	W. Li, D. Wang, T. Liu, L. Tao, Y. Zhang, C. Huang, S. Du, L. Dong, Z. Kong, S. Lu, S. Wang, Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2109244.

[31]	J. K. Nørskov, J. Rossmeisl, A. Logadottir, L. Lindqvist, J. R. Kitchin, T. Bligaard, H. Jonsson, J. Phys. Chem. B 2004, 108, 17886.

[32]	K. Sasaki, Y. Mo, J. Wang, M. Balasubramanian, F. Uribe, J. McBreen, R. Adzic, Electrochim. Acta 2003, 48, 3841.

[33]	U. Paulus, A. Wokaun, G. Scherer, T. Schmidt, V. Stamenkovic, N. M. Markovic, P. Ross, Electrochim. Acta 2002, 47, 3787.

[34]	V. Stamenković, T. Schmidt, P. Ross, N. Marković, J. Electroanal. Chem. 2003, 554, 191.

[35]	Z. -P. Wu, D. T. Caracciolo, Y. Maswadeh, J. Wen, Z. Kong, S. Shan, J. A. Vargas, S. Yan, E. Hopkins, K. Park, A. Sharma, Y. Ren, V. Petkov, L. Wang, C. -J. Zhong, Nat. Commun. 2021, 12, 859.

[36]	K. Gong, F. Du, Z. Xia, M. Durstock, L. Dai, Science 2009, 323, 760.

[37]	L. Tao, Q. Wang, S. Dou, Z. Ma, J. Huo, S. Wang, L. Dai, Chem. Commun. 2016, 52, 2764.

[38]	Y. Qiu, J. Huo, F. Jia, B. H. Shanks, W. Li, J. Mater. Chem. A 2016, 4, 83.

[39]	S. G. Peera, A. Sahu, A. Arunchander, S. Bhat, J. Karthikeyan, P. Murugan, Carbon 2015, 93, 130.

[40]	H. Jiang, Y. Wang, J. Hao, Y. Liu, W. Li, J. Li, Carbon 2017, 122, 64.

[41]	T. Sun, J. Wang, C. Qiu, X. Ling, B. Tian, W. Chen, C. Su, Adv. Sci. 2018, 5, 1800036.

[42]	J. Yang, H. Sun, H. Liang, H. Ji, L. Song, C. Gao, H. Xu, Adv. Mater. 2016, 28, 4606.

[43]	L. Yang, Y. Zhao, S. Chen, Q. Wu, X. Wang, Z. Hu, Chin. J. Catal. 2013, 34, 1986.

[44]	Q. Wu, L. Yang, X. Wang, Z. Hu, Acc. Chem. Res. 2017, 50, 435.

[45]	L. Dai, Y. Xue, L. Qu, H.-J. Choi, J.-B. Baek, Chem. Rev. 2015, 115, 4823.

[46]	X. Liu, L. Dai, Nat. Rev. Mater. 2016, 1, 16064.

[47]	H. Jin, H. Huang, Y. He, X. Feng, S. Wang, L. Dai, J. Wang, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 7588.

[48]	Z. Liu, Z. Zhao, Y. Wang, S. Dou, D. Yan, D. Liu, Z. Xia, S. Wang, Adv. Mater. 2017, 29, 1606207.

[49]	D. Yan, Y. Li, J. Huo, R. Chen, L. Dai, S. Wang, Adv. Mater. 2017, 29, 1606459.

[50]	C. Tang, H.-F. Wang, X. Chen, B.-Q. Li, T.-Z. Hou, B. Zhang, Q. Zhang, M. M. Titirici, F. Wei, Adv. Mater. 2016, 28, 6845.

[51]	H. Lv, D. Li, D. Strmcnik, A. P. Paulikas, N. M. Markovic, V. R. Stamenkovic, Nano Energy 2016, 29, 149.

[52]	T. Okada, K. Y. Inoue, G. Kalita, M. Tanemura, T. Matsue, M. Meyyappan, S. Samukawa, Chem. Phys. Lett. 2016, 665, 117.

[53]	A. Z. Yazdi, E. P. Roberts, U. Sundararaj, Carbon 2016, 100, 99.

[54]	Z. Kong, D. Zhang, Y. Lu, C. Yang, S. Du, W. Li, L. Tao, S. Wang, ACS Mater. Lett. 2021, 3, 1610.

[55]	Z. Liu, Z. Zhao, Y. Wang, S. Dou, D. Yan, D. Liu, Z. Xia, S. Wang, Adv. Mater. 2017, 29, 1606207.

[56]	Y. Jiang, L. Yang, T. Sun, J. Zhao, Z. Lyu, O. Zhuo, X. Wang, Q. Wu, J. Ma, Z. Hu, ACS Catal. 2015, 5, 6707.

[57]	Z. Ma, S. Dou, A. Shen, L. Tao, L. Dai, S. Wang, Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 1888.

[58]	K. -H. Wu, D. -W. Wang, I. R. Gentle, Carbon 2015, 81, 295.

[59]	Z. Kou, B. Guo, D. He, J. Zhang, S. Mu, ACS Energy Lett. 2017, 3, 184.

[60]	L. Tao, M. Qiao, R. Jin, Y. Li, Z. Xiao, Y. Wang, N. Zhang, C. Xie, Q. He, D. Jiang, Angew. Chem., Int. Ed. 2019, 131, 1031.

[61]	V. R. Stamenkovic, B. Fowler, B. S. Mun, G. Wang, P. N. Ross, C. A. Lucas, N. M. Marković, Science 2007, 315, 493.

[62]	M. Mavrikakis, B. Hammer, J. K. Nørskov, Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 2819.

[63]	H. Gao, J. Liu, Z. Zhang, Y. Lu, R. Chen, Y.-C. Huang, C. Xie, M. Qiu, T. Wu, J. Wang, Y. Jiang, C-L. Dong, Z. Kong, S. Wang, Chem. Eng. J. 2023, 463, 142224.

[64]	T. Bligaard, J. K. Nørskov, Electrochim. Acta 2007, 52, 5512.

[65]	R. Chattot, O. Le Bacq, V. Beermann, S. Kuhl, J. Herranz, S. Henning, L. Kuhn, T. Asset, L. Guetaz, G. Renou, J. Drnec, P. Bordet, A. Pasturel, A. Eychmuller, T. J. Schmidt, P. Strasser, L. Dubau, F. Maillard, Nat. Mater. 2018, 17, 827.

[66]	F. Calle-Vallejo, J. Tymoczko, V. Colic, Q. H. Vu, M. D. Pohl, K. Morgenstern, D. Loffreda, P. Sautet, W. Schuhmann, A. S. Bandarenka, Science 2015, 350, 185.

[67]	M. Li, Z. Zhao, T. Cheng, A. Fortunelli, C.-Y. Chen, R. Yu, Q. Zhang, L. Gu, B. V. Merinov, Z. Lin, E. Zhu, T. Yu, Q. Jia, J. Guo, L. Zhang, W. A. Goddard, Y. Huang, X. Duan, Science 2016, 354, 1414.

[68]	Q. Shao, P. Wang, T. Zhu, X. Huang, Acc. Chem. Res. 2019, 52, 3384.

[69]	C. Xie, Z. Niu, D. Kim, M. Li, P. Yang, Chem. Rev. 2020, 120, 1184.

[70]	J. Li, S. Sun, Acc. Chem. Res. 2019, 52, 2015.

[71]	D. Y. Chung, J. M. Yoo, Y. -E. Sung, Adv. Mater. 2018, 30, 1704123.

[72]	K. D. Gilroy, A. Ruditskiy, H. C. Peng, D. Qin, Y. Xia, Chem. Rev. 2016, 116, 10414.

[73]	J. Wu, Z. Kong, Y. Li, Y. Lu, P. Zhou, H. Wang, L. Xu, S. Wang, Y. Zou, ACS Nano 2022, 16, 21518.

[74]	V. Stamenkovic, B. S. Mun, K. J. Mayrhofer, P. N. Ross, N. M. Markovic, J. Rossmeisl, J. Greeley, J. K. Nørskov, Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 118, 2963.

[75]	F. Chang, S. Shan, V. Petkov, Z. Skeete, A. Lu, J. Ravid, J. Wu, J. Luo, G. Yu, Y. Ren, C. -J. Zhong, J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 12166.

[76]	F. Chang, G. Yu, S. Shan, Z. Skeete, J. Wu, J. Luo, Y. Ren, V. Petkov, C. -J. Zhong, J. Mater. Chem. A 2017, 5, 12557.

[77]	F. Chang, Z. Bai, M. Li, M. Ren, T. Liu, L. Yang, C. -J. Zhong, J. Lu, Nano Lett. 2020, 20, 2416.

[78]	M. Ren, F. Chang, R. Miao, X. He, L. Yang, X. Wang, Z. Bai, Inorg. Chem. Front. 2020, 7, 1713.

[79]	R. Miao, F. Chang, M. Ren, X. He, L. Yang, X. Wang, Z. Bai, Catal. Sci. Technol. 2020, 10, 6173.

[80]	G. Huang, Y. Li, L. Tao, Z. Huang, Z. Kong, C. Xie, S. Du, T. Wang, Y. Wu, Q. Liu, D. Zhang, J. Lin, M. Li, J. Wang, J. Zhang, S. Lu, Y. Cheng, S. Wang, Angew. Chem., Int. Ed. 2023, 62, e202215177.

[81]	D. Göhl, A. Grag, P. Paciok, K. J. J. Mayrhofer, M. Heggen, Y. Shao-Horn, R. E Dunin-Borkowski, Y. Román-Leshkov, M. Ledendecker, Nat. Mater. 2020, 19, 287.

[82]	L. Zhang, S. Zhu, Q. Chang, D. Su, J. Yue, Z. Du, M. Shao, ACS Catal. 2018, 6, 3428.

[83]	S. Choi, M. Shao, N. Lu, A. Ruditskiy, H. -C. Peng, J. Park, S. Guerrero, J. Wang, M. J. Kim, Y. Xia, ACS Nano 2014, 8, 10363.

[84]	I. E. Stephens, A. S. Bondarenko, U. Grønbjerg, J. Rossmeisl, I. Chorkendorff, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 6744.

[85]	F. Calle-Vallejo, M. D. Pohl, D. Reinisch, D. Loffreda, P. Sautet, A. S. Bandarenka, Chem. Sci. 2017, 8, 2283.

[86]	X. Tian, X. Zhao, Y. -Q. Su, L. Wang, H. Wang, D. Dang, B. Chi, H. Liu, E. J. M. Hensen, X. W. D. Lou, B. Y. Xia, Science 2019, 366, 850.

[87]	X. Huang, Z. Zhao, L. Cao, Y. Chen, E. Zhu, Z. Lin, M. Li, A. Yan, A. Zettl, Y. M. Wang, X. Duan, T. Mueller, Y. Huang, Science 2015, 348, 1230.

[88]	J. Lim, H. Shin, M. Kim, H. Lee, K. -S. Lee, Y. Kwon, D. Song, S. Oh, H. Kim, E. Cho, Nano Lett. 2018, 18, 2450.

[89]	V. Beermann, M. Gocyla, E. Willinger, S. Rudi, M. Heggen, R. E Dunin-Borkowski, M. G. Willinger, P. Strasser, Nano Lett. 2016, 16, 1719.

[90]	D. He, L. Zhang, D. He, G. Zhou, Y. Lin, Z. Deng, X. Hong, Y. Wu, C. Chen, Y. Li, Nat. Commun. 2016, 7, 12362.

[91]	H. Huang, K. Li, Z. Chen, L. Luo, Y. Gu, D. Zhang, C. Ma, R. Si, J. Yang, Z. Peng, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 8152.

[92]	R. Chattot, O. Le Bacq, V. Beermann, S. Kuhl, J. Herranz, S. Henning, L. Kuhn, T. Asset, L. Guetaz, G. Renou, J. Drnec, P. Bordet, A. Pasturel, A. Eychmuller, T. J. Schmidt, P. Strasser, L. Dubau, F. Maillard, Nat. Mater. 2018, 17, 827.

[93]	V. Petkov, B. Prasai, S. Shan, Y. Ren, J. Wu, H. Cronk, J. Luo, C. -J. Zhong, Nanoscale 2016, 8, 10749.

[94]	J. Wu, S. Shan, V. Petkov, B. Prasai, H. Cronk, P. Joseph, J. Luo, C. -J. Zhong, ACS Catal. 2015, 5, 5317.

[95]	Z. -P. Wu, S. Shan, Z. -H. Xie, N. Kang, K. Park, E. Hopkins, S. Yan, A. Sharma, J. Luo, J. Wang, V. Petkov, L. Wang, C. -J. Zhong, ACS Catal. 2018, 8, 11302.

[96]	Y. Maswadeh, S. Shan, B. Prasai, Y. Zhao, Z. -H. Xie, Z. Wu, J. Luo, Y. Ren, C. -J. Zhong, V. Petkov, J. Mater. Chem. A 2017, 5, 7355.

[97]	V. Petkov, Y. Maswadeh, J. A. Vargas, S. Shan, H. Kareem, Z. -P. Wu, J. Luo, C. J. Zhong, S. Shastri, P. Kenesei, Nanoscale 2019, 11, 5512.

[98]	J. Wu, S. Shan, J. Luo, P. Joseph, V. Petkov, C. -J. Zhong, ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 25906.

[99]	H. Liu, W. An, Y. Li, A. I. Frenkel, K. Sasaki, C. Koenigsmann, D. Su, R. M. Anderson, R. M. Crooks, R. R. Adzic, P. Liu, S. S. Wong, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 12597.

[100]

L. Bu, N. Zhang, S. Guo, X. Zhang, J. Li, J. Yao, T. Wu, G. Lu, J. Y. Ma, D. Su, Science 2016, 354, 1410.

[101]

M. Maciá, J. Campina, E. Herrero, J. Feliu, J. Electroanal. Chem. 2004, 564, 141.

[102]

N. M. Marković, R. R. Adžić, B. Cahan, E. Yeager, J. Electroanal. Chem. 1994, 377, 249.

[103]

B. Hammer, J. K. Nørskov, Adv. Catal. 2000, 45, 71.

[104]

C. Cui, L. Gan, M. Heggen, S. Rudi, P. Strasser, Nat. Mater. 2013, 12, 765.

[105]

L. Bu, S. Guo, X. Zhang, X. Shen, D. Su, G. Lu, X. Zhu, J. Yao, J. Guo, X. Huang, Nat. Commun. 2016, 7, 11850.

[106]

M. Luo, Y. Sun, X. Zhang, Y. Qin, M. Li, Y. Li, C. Li, Y. Yang, L. Wang, P. Gao, G. Lu, S. Guo, Adv. Mater. 2018, 30, 1705535.

[107]

P. Strasser, S. Koh, T. Anniyev, J. Greeley, K. More, C. Yu, Z. Liu, S. Kaya, D. Nordlund, H. Ogasawara, Nat. Chem. 2010, 2, 454.

[108]

L. Ruan, H. Ramezani-Dakhel, C. Y. Chiu, E. Zhu, Y. Li, H. Heinz, Y. Huang, Nano Lett. 2013, 13, 840.

[109]

L. Ruan, H. Ramezani-Dakhel, C. Lee, Y. Li, X. Duan, H. Heinz, Y. Huang, ACS Nano 2014, 8, 6934.

[110]

J. Wu, L. Qi, H. You, A. Gross, J. Li, H. Yang, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11880.

[111]

X. Wang, M. Vara, M. Luo, H. Huang, A. Ruditskiy, J. Park, S. Bao, J. Liu, J. Howe, M. Chi, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 15036.

[112]

M. Debe, A. Steinbach, G. Vernstrom, S. Hendricks, M. Kurkowski, R. Atanasoski, P. Kadera, D. Stevens, R. Sanderson, E. Marvel, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, B910.

[113]

A. Fortunelli, I. I. I. Goddard, A. W. L. Sementa, G. Barcaro, F. R. Negreiros, A. Jaramillo-Botero, Chem. Sci. 2015, 6, 3915.

[114]

X. Yang, Y. Wang, G. Zhang, L. Du, L. Yang, M. Markiewicz, J. --Y. Choi, R. Chenitz, S. Sun, Appl. Catal. Environ. B 2020, 264, 118523.

[115]

M. Wiener, G. Reichenauer, F. Hemberger, H. P. Ebert, Int. J. Thermophys. 2006, 27, 1826.

[116]

C. Chen, X. Zhang, Z. -Y. Zhou, X. -D. Yang, X. -S. Zhang, S. -G. Sun, Electrochim. Acta 2016, 222, 1922.

[117]

C. Zhang, Y. -C. Wang, B. An, R. Huang, C. Wang, Z. Zhou, W. Lin, Adv. Mater. 2016, 29, 1604556.

[118]

J. Shui, C. Chen, L. Grabstanowicz, D. Zhao, D. -J. Liu, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2015, 112, 10629.

[119]

F. Jaouen, M. Lefevre, J. P. Dodelet, M. Cai, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 5553.

[120]

G. Zhang, R. Chenitz, M. Lefèvre, S. Sun, J. P. Dodelet, Nano Energy 2016, 29, 111.

[121]

X. Wan, X. Liu, Y. Li, R. Yu, L. Zheng, W. Yan, H. Wang, M. Xu, J. Shui, Nat. Catal. 2019, 2, 259.

[122]

A. Serov, K. Artyushkova, P. Atanassov, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1301735.

[123]

W. Shi, Y. -C. Wang, C. Chen, X. -D. Yang, Z. -Y. Zhou, S. -G. Sun, Chin. J. Catal. 2016, 37, 1103.

[124]

J. Zhu, M. Xiao, P. Song, J. Fu, Z. Jin, L. Ma, J. Ge, C. Liu, Z. Chen, W. Xing, Nano Energy 2018, 49, 23.

[125]

D. Banham, S. Ye, K. Pei, J. i. Ozaki, T. Kishimoto, Y. Imashiro, J. Power Sources 2015, 285, 334.

[126]

D. Banham, T. Kishimoto, Y. Zhou, T. Sato, K. Bai, J. -i. Ozaki, Y. Imashiro, S. Ye, Sci. Adv. 2018, 4, eaar7180.

[127]

M. Lefèvre, E. Proietti, F. Jaouen, J. P. Dodelet, Science 2009, 324, 71.

[128]

J. Deng, D. Deng, X. Bao, Adv. Mater. 2017, 29, 1606967.

[129]

J. Shui, M. Wang, F. Du, L. Dai, Sci. Adv. 2015, 1, e1400129.

[130]

S. Dou, L. Tao, R. Wang, S. El Hankari, R. Chen, S. Wang, Adv. Mater. 2018, 30, 1705850.

[131]

D. Chen, M. Qiao, Y. -R. Lu, L. Hao, D. Liu, C. -L. Dong, Y. Li, S. Wang, Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 8691.

[132]

L. Tao, C. -Y. Lin, S. Dou, S. Feng, D. Chen, D. Liu, J. Huo, Z. Xia, S. Wang, Nano Energy 2017, 41, 417.

[133]

Z. Shi, J. Zhang, Z. Liu, H. Wang, D. P. Wilkinson, Electrochim. Acta 2006, 51, 1905.

[134]

S. Wang, E. Iyyamperumal, A. Roy, Y. Xue, D. Yu, L. Dai, Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 11756.

[135]

S. Wang, D. Yu, L. Dai, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5182.

[136]

C. Tang, Q. Zhang, Adv. Mater. 2017, 29, 1604103.

[137]

D. Yu, Y. Xue, L. Dai, J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 2863.

[138]

D. Li, Y. Jia, G. Chang, J. Chen, H. Liu, J. Wang, Y. Hu, Y. Xia, D. Yang, X. Yao, Chem 2018, 4, 2345.

[139]

A. Shen, Y. Zou, Q. Wang, R. A. Dryfe, X. Huang, S. Dou, L. Dai, S. Wang, Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 126, 10980.

[140]

T. Wang, Z. -X. Chen, Y. G. Chen, L. -J. Yang, X. D. Yang, J. -Y. Ye, H. -P. Xia, Z. -Y. Zhou, S. -G. Sun, ACS Energy Lett. 2018, 3, 986.

[141]

L. Xue, Y. Li, X. Liu, Q. Liu, J. Shang, H. Duan, L. Dai, J. Shui, Nat. Commun. 2018, 9, 3819.

[142]

X. Zhang, X. Zhang, S. Zhao, Y. Q. Wang, X. Lin, Z. Q. Tian, P. K. Shen, Electrochim. Acta 2021, 370, 137712.

[143]

H. S. Oh, H. Kim, Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 3954.

[144]

M. Sharma, N. Jung, S. J. Yoo, Chem. Mater. 2018, 30, 2.

[145]

H. Tang, Z. Qi, M. Ramani, J. F. Elter, J. Power Sources 2006, 158, 1306.

[146]

P. Serp, J. L. Figueiredo, Carbon Materials for Catalysis, John Wiley &Sons, Hoboken, NJ 2009.

[147]

L. Castanheira, L. Dubau, M. Mermoux, G. Berthomé, N. Caqué, E. Rossinot, M. Chatenet, F. Maillard, ACS Catal. 2014, 4, 2258.

[148]

Y. Shao, S. Zhang, R. Kou, X. Wang, C. Wang, S. Dai, V. Viswanathan, J. Liu, Y. Wang, Y. Lin, J. Power Sources 2010, 195, 1805.

[149]

J. Speder, A. Zana, I. Spanos, J. J. Kirkensgaard, K. Mortensen, M. Hanzlik, M. Arenz, J. Power Sources 2014, 261, 14.

[150]

Y. Li, Y. Li, E. Zhu, T. McLouth, C. Y. Chiu, X. Huang, Y. Huang, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 12326.

[151]

X. X. Wang, Z. H. Tan, M. Zeng, J. N. Wang, Sci. Rep. 2014, 4, 4437.

[152]

S. Ott, A. Orfanidi, H. Schmies, B. Anke, H. N. Nong, J. Hübner, U. Gernert, M. Gliech, M. Lerch, P. Strasser, Nat. Mater. 2020, 19, 77.

[153]

F. Xiao, X. Qin, M. Xu, S. Zhu, L. Zhang, Y. Hong, S. I. Choi, Q. Chang, Y. Xu, X. Pan, ACS Catal. 2019, 9, 11189.

[154]

C. Galeano, J. C. Meier, V. Peinecke, H. Bongard, I. Katsounaros, A. A. Topalov, A. Lu, K. J. Mayrhofer, F. Schüth, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 20457.

[155]

C. Zhang, L. Xu, N. Shan, T. Sun, J. Chen, Y. Yan, ACS Catal. 2014, 4, 1926.

[156]

M. Karuppannan, Y. Kim, S. Gok, E. Lee, J. Y. Hwang, J. H. Jang, Y. H. Cho, T. Lim, Y. E. Sung, O. J. Kwon, Energy Environ. Sci. 2019, 12, 2820.

[157]

H. A. Firouzjaie, W. E. Mustain, ACS Catal. 2020, 10, 225.

[158]

Y. Lu, L. Wang, K. Preuß, M. Qiao, M.-M. Titirici, J. Varcoe, Q. Cai, J. Power Sources 2017, 372, 82.

[159]

Y. -C. Wang, Y. -J. Lai, L. Song, Z. -Y. Zhou, J. -G. Liu, Q. Wang, X. -D. Yang, C. Chen, W. Shi, Y. -P. Zheng, M. Rauf, S. -G. Sun, Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 9907.

[160]

J.-C. Li, S. Maurya, Y. S. Kim, T. Li, L. Wang, Q. Shi, D. Liu, S. Feng, Y. Lin, M. Shao, ACS Catal. 2020, 10, 2452.

[161]

G. Yin, J. Zhang, Rotating Electrode Methods and Oxygen Reduction Electrocatalysts, Elsevier, Amsterdam 2014.

[162]

Y. Devrim, E. D. Arıca, Int. J. Hydrogen Energy 2019, 44, 18951.

[163]

Z. Yang, X. Yu, Q. Zhang, RSC Adv. 2016, 6, 114014.

[164]

Z. Yang, N. Nakashima, J. Mater. Chem. A 2015, 3, 23316.

[165]

Q. Zhang, Y. Ling, W. Cai, X. Yu, Z. Yang, Int. J. Hydrogen Energy 2017, 42, 16714.

[166]

A. Schenk, S. Gamper, C. Grimmer, M. Bodner, S. Weinberger, V. Hacker, ECS Trans. 2016, 75, 939.

[167]

D. J. You, S. A. Jin, K. H. Lee, C. Pak, K. H. Choi, H. Chang, Catal. Today 2012, 185, 138.

[168]

D. J. You, D. H. Kim, J. R. De Lile, C. Li, S. G. Lee, J. M. Kim, C. Pak, Appl. Catal., A 2018, 562, 250.

[169]

A. Orfanidi, M. Daletou, S. Neophytides, Appl. Catal., B 2011, 106, 379.

[170]

Z. Yang, I. Moriguchi, N. Nakashima, ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 9800.

[171]

R. Vellacheri, S. M. Unni, S. Nahire, U. K. Kharul, S. Kurungot, Electrochim. Acta 2010, 55, 2878.

[172]

F. Luo, Q. Zhang, Z. Yang, L. Guo, X. Yu, K. Qu, Y. Ling, J. Yang, W. Cai, ChemCatChem 2018, 10, 5314.

[173]

D. Y. Chung, S. W. Jun, G. Yoon, S. G. Kwon, D. Y. Shin, P. Seo, J. M. Yoo, H. Shin, Y. -H. Chung, H. Kim, B. S. Mun, K. -S. Lee, N. -S. Lee, S. J. Yoo, D. -H. Lim, K. Kang, Y. -E. Sung, T. Hyeon, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 15478.

[174]

X. Yuan, X.-L. Ding, C. -Y. Wang, Z. -F. Ma, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1105.

[175]

W. Zhu, A. Ignaszak, C. Song, R. Baker, R. Hui, J. Zhang, F. Nan, G. Botton, S. Ye, S. Campbell, Electrochim. Acta 2012, 61, 198.

[176]

M. Millán, H. Zamora, M. A. Rodrigo, J. Lobato, ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 5927.

[177]

J. Lobato, H. Zamora, J. Plaza, P. Cañizares, M. A. Rodrigo, Appl. Catal., B 2016, 198, 516.

[178]

X. X. Wang, M. T. Swihart, G. Wu, Nat. Catal. 2019, 2, 578.

[179]

A. Ignaszak, C. Song, W. Zhu, J. Zhang, A. Bauer, R. Baker, V. Neburchilov, S. Ye, S. Campbell, Electrochim. Acta 2012, 69, 397.

[180]

G. Huang, Y. Li, S. Du, Y. Wu, Ru Chen, J. Zhang, Y. Cheng, S. Lu, L. Tao, S. Wang, Sci. China Chem. 2021, 64, 2203.

[181]

Y. Yang, H. Peng, Y. Xiong, Q. Li, J. Lu, L. Xiao, F. J. DiSalvo, L. Zhuang, H. D. Abruña, ACS Energy Lett. 2019, 4, 1251.

[182]

X. Peng, T. J. Omasta, E. Magliocca, L. Wang, J. R. Varcoe, W. E. Mustain, Angew. Chem., Int. Ed. 2019, 131, 1058.

[183]

X. Peng, V. Kashyap, B. Ng, S. Kurungot, L. Wang, J. R. Varcoe, W. E. Mustain, Catalysts 2019, 9, 264.

[184]

M. Millán, H. Zamora, M. A. Rodrigo, J. Lobato, ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 5927.

[185]

J. Bao, X. Zhang, B. Fan, J. Zhang, M. Zhou, W. Yang, X. Hu, H. Wang, B. Pan, Y. Xie, Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 127, 7507.

[186]

J. Zheng, Y. Lyu, R. Wang, C. Xie, H. Zhou, S. Wang, Nat. Commun. 2018, 9, 3572.

[187]

J. Zheng, Y. Lyu, C. Xie, R. Wang, L. Tao, H. Wu, H. Zhou, S. Jiang, S. Wang, Adv. Mater. 2018, 30, 1801773.

[188]

L. Zhang, Y. Jia, G. Gao, X. Yan, N. Chen, J. Chen, M. T. Soo, B. Wood, D. Yang, A. Du, Chem 2018, 4, 285.

[189]

G. S. Parkinson, N. Mulakaluri, Y. Losovyj, P. Jacobson, R. Pentcheva, U. Diebold, Phys. Rev. B 2010, 82, 125413.

[190]

E. Goodman, J. Schwalbe, M. Cargnello, ACS Catal. 2017, 7:7156.

[191]

J. H. Pfisterer, Y. Liang, O. Schneider, A. S. Bandarenka, Nature 2017, 549, 74.

[192]

Q. Xu, E. Kreidler, D. Wipf, T. He, J. Electrochem. Soc. 2008, 155, B228.

[193]

J. H. K Pfisterer, Y. Liang, O. Schneider, A. S. Bandarenka, Nature 2017, 549, 74.

[194]

Y. Liang, D. McLaughlin, C. Csoklich, O. Schneider, A. S. Bandarenka, Energy Environ. Sci. 2019, 12, 351.

[195]

A. Kuzume, E. Herrero, J. M. Feliu, J. Electroanal. Chem. 2007, 599, 333.

[196]

A. Hitotsuyanagi, M. Nakamura, N. Hoshi, Electrochim. Acta 2012, 82, 512.

[197]

A. S. Bandarenka, H. A. Hansen, J. Rossmeisl, I. E. L. Stephens, Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 13625.

[198]

A. M Gomez-Marin, J. M. Feliu, Catal. Today 2015, 244, 172.

[199]

R. Rizo, E. Herrero, J. M. Feliu, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 15416.

[200]

K. Sasaki, N. Marinkovic, H. S. Isaacs, R. R. Adzic, ACS Catal. 2016, 6, 69.

[201]

H. Ji, M. Wang, S. Liu, H. Sun, J. Liu, T. Qian, C. Yan, Energy Storage Mater. 2020, 27, 226.

[202]

M. Wang, L. Árnadóttir, Z. J. Xu, Z. Feng, Nano-Micro Lett. 2019, 11, 47.

[203]

U. Tylus, Q. Y. Jia, K. Strickland, N. Ramaswamy, A. Serov, P. Atanassov, S. Mukerjee, J. Phys. Chem. C 2014, 118, 8999.

[204]

L. Zhang, L. T. Roling, X. Wang, M. Vara, M. Chi, J. Liu, S.-I. Choi, J. Park, J. A. Herron, Z. Xie, M. Mavrikakis, Y. Xia, Science 2015, 349, 412.

[205]

K. H. van den Bos, A. De Backer, G. T. Martinez, N. Winckelmans, S. Bals, P. D. Nellist, S. Van Aert, Phys. Rev. Lett. 2016, 116, 246101.

[206]

B. B. Blizanac, P. N. Ross, N. M. Markovic, Electrochim. Acta 2007, 52, 2264.

[207]

N. Ramaswamy, S. Mukerjee, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 18015.

[208]

M. -H. Shao, P. Liu, R. R. Adzic, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7408.

[209]

J. Kim, A. A. Gewirth, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 2565.

[210]

J. -C. Dong, X. -G. Zhang, V. Briega-Martos, X. Jin, J. Yang, S. Chen, Z. -L. Yang, D. -Y. Wu, J. M. Feliu, C. T. Williams, Z. -Q. Tian, J. -F. Li, Nat. Energy 2019, 4, 60.