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大连化学物理研究所燃料电池介微观尺度有序结构膜电极研究取得新进展

  • 院       所:大连化学物理所
  • 时       间:2015-12-24 16:23
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成果简介

近日,大连化学物理研究所直接醇类燃料电池研究组(DNL0305)孙公权研究团队在质子交换膜燃料电池有序纳米结构电极研究方面取得新进展:首次模拟酶催化剂的微观结构,在纳米尺度构建了具有高效稳定三相反应界面的燃料电池氧还原电极,质子交换膜燃料电池比质量活性超过美国能源部2015年指标,电极稳定性处于国际领先水平。相关结果在线发表于近期的Scientific Reportsdoi:10.1038/srep16100)上。

氧还原反应电极是包括质子交换膜燃料电池在内的诸多电化学反应装置的核心部件之一,其性能、寿命、成本对燃料电池等技术的发展至关重要。目前在酸性体系中,传统氧还原电极铂基催化材料的大量使用导致燃料电池成本较高。因此,研发具有低铂使用量、高活性与高稳定性的氧还原反应电极对燃料电池技术的发展具有重要的应用价值。

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受到酶催化剂中活性中心与传质通道复合微观结构的启发,该研究团队将铂的纳米粒子原位锚定于具有电子传导与质子传导功能的双导体纳米阵列界面区域,形成了在纳米尺度上同时具有电子、质子、物质传输通道的三相反应界面区,铂催化剂利用率显著提高。另外,铂纳米粒子与载体间的强相互作用改变了铂的电子结构,不仅大幅提高了氧还原反应催化活性,而且使得电极稳定性得到增强。该研究工作为燃料电池多孔电极体系的基本微观结构提供了新的研究思路,同时为其批量化的工业应用打下了基础。

近年来该研究团队在燃料电池介微观尺度有序结构膜电极研究方面取得了系列研究进展(J. Mater. Chem. A 2013, 1: 491-494, J. Power Sources 2014, 256: 125-132, Inter. J. Hydrog. Energ. 2012, 37: 1454314548),该工作得到了973项目等经费的支持。




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