燃料電池介微觀尺度有序結構膜電極研究獲進展

　　近日，中國科學院大連化學物理研究所直接醇類燃料電池研究組（DNL0305組）孫公權研究團隊在質子交換膜燃料電池有序納米結構電極研究方面取得新進展：首次模擬酶催化劑的微觀結構，在納米尺度構建了具有高效穩定三相反應界面的燃料電池氧還原電極，質子交換膜燃料電池質量活性超過美國能源部2015年指標，電極穩定性處于國際領先水平。相關結果在線發表于近期的Scientific Reports（doi:10.1038/srep16100）上。

　　氧還原反應電極是包括質子交換膜燃料電池在內的諸多電化學反應裝置的核心部件之一，其性能、壽命、成本對燃料電池等技術的發展至關重要。目前在酸性體系中，傳統氧還原電極鉑基催化材料的大量使用導致燃料電池成本較高。因此，研發具有低鉑使用量、高活性與高穩定性的氧還原反應電極對燃料電池技術的發展具有重要的應用價值。

　　受到酶催化劑中活性中心與傳質通道復合微觀結構的啟發，該研究團隊將鉑的納米粒子原位錨定于具有電子傳導與質子傳導功能的雙導體納米陣列界面區域，形成了在納米尺度上同時具有電子、質子、物質傳輸通道的三相反應界面區，鉑催化劑利用率顯著提高。另外，鉑納米粒子與載體間的強相互作用改變了鉑的電子結構，不僅大幅提高了氧還原反應催化活性，而且使得電極穩定性得到增強。該研究工作為燃料電池多孔電極體系的基本微觀結構提供了新的研究思路，同時為其批量化的工業應用打下了基礎。

　　近年來該研究團隊在燃料電池介微觀尺度有序結構膜電極研究方面取得了系列研究進展（J. Mater. Chem. A 2013, 1: 491-494, J. Power Sources 2014, 256: 125-132, Inter. J. Hydrog. Energ. 2012, 37: 14543–14548），該工作得到了“973”項目等經費的支持。

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