顆粒在線訊：近日，中國科學院大連化學物理研究所燃料電池系統(tǒng)科學與工程研究中心研究員侯明、邵志剛團隊與美國紐約州立大學布法羅分校教授武剛團隊合作，在質子交換膜燃料電池低鉑膜電極研究方面取得新進展，設計并制備了具有仿生結構的低鉑納米纖維電極，該電極顯著提高了燃料電池水管理能力和電極穩(wěn)定性。

　　質子交換膜燃料電池具有能量轉化效率高、低溫啟動速度快、環(huán)境友好等優(yōu)點，是清潔能源技術的研究熱點。膜電極是燃料電池的核心部件，是實現(xiàn)化學能-電能轉換的場所。但是，傳統(tǒng)膜電極的鉑用量高、穩(wěn)定性差等因素限制了燃料電池的商業(yè)化應用。

　　科研人員在前期低鉑膜電極工作（Nano Energy，2017；J. Mater. Chem. A，2018；J. Mater. Chem. A，2018；Sustainable Energy Fuels，2020；J. Mater. Chem. A，2020）基礎上，制備出具有仿生結構的自支撐式的納米槽（nanotrough）催化層，并將其作為質子交換膜燃料電池的陰極。該研究首次通過環(huán)境掃描電鏡在線觀察到燃料電池的產(chǎn)物水在納米槽電極和傳統(tǒng)Pt/C電極中的形成和輸運過程，證明了該電極具有與禾本科植物類似的排水機制，驗證了納米槽電極優(yōu)異的水管理能力。此外，在鉑擔量為42μg/cm2時，納米槽電極的陰極質量比功率密度達到22.26W·mg/Pt，是傳統(tǒng)Pt/C電極的1.27倍。低鉑納米槽電極在加速衰減實驗過程中表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，克服了傳統(tǒng)Pt/C電極所面臨的Pt納米顆粒的老化、碳載體腐蝕及聚合物離子導體的失效，以及由此產(chǎn)生的催化層結構坍塌等問題。該研究為膜電極結構設計提供了新思路。

　　相關研究成果以Free-standing and Ionomer-free 3D Platinum Nanotrough Fiber Network Electrode for Proton Exchange Membrane Fuel Cells為題，發(fā)表在《應用催化B：環(huán)境》（Applied Catalysis B: Environmental）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃項目、遼寧省興遼英才計劃、國家自然科學基金青年基金等的資助。

具有仿生結構的低鉑納米纖維電極可顯著提高燃料電池水管理能力和電極穩(wěn)定性