化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷
中國科大在質子交換膜燃料電池電催化劑方面取得進展
——超小尺寸鉑基電催化劑實現燃料電池長久循環穩定性
2021年08月30日 08:30:54
來源：中國科學技術大學 點擊量：6557
中國科學技術大學合成了超小尺寸的鉑基金屬間化合物電催化劑，基于該催化劑組裝的質子交換膜燃料電池在30000次循環耐久性測試后仍然能維持81.5%的放電功率，實現燃料電池的高功率放電和長久循環穩定性，并揭示了電池內三相界面的傳質機理。
【化工儀器網 項目成果】近日，中國科學技術大學化學與材料科學學院吳長征教授實驗課題組和工程科學學院近代力學系吳恒安教授理論計算課題組合作，合成了超小尺寸的鉑基金屬間化合物電催化劑，基于該催化劑組裝的質子交換膜燃料電池在30000次循環耐久性測試后仍然能維持81.5%的放電功率，實現燃料電池的高功率放電和長久循環穩定性，并揭示了電池內三相界面的傳質機理。相關成果于8月發表在《美國科學院院報》(PNAS)雜志上。
質子交換膜燃料電池相對于其他種類電池具有放電功率大、無污染等優勢，其中陰極氧還原反應是電池全反應的速控步驟。鉑基金屬間化合物，因其長程有序結構在穩定性上有著天然優勢，是下一代燃料電池商用氧還原催化劑體系。當前，鉑基金屬間化合物依然存在顆粒尺寸較大等問題，導致鉑利用率和質量活性降低，成為制約燃料電池性能提升的關鍵瓶頸問題之一。
超小尺寸鉑基金屬間化合物在燃料電池膜電極中的結構設計與優化
針對這一挑戰，吳長征教授團隊合成了系列具有2 nm左右超小尺寸鉑基金屬間化合物Pt3Co、PtCo、Pt3Ti顆粒。由超小尺寸Pt3Co金屬間化合物顆粒組裝出燃料電池比商業Pt/C的功率密度高出530 mW/cm-2。在耐久性測試中，超小尺寸的Pt3Co顆粒在30000圈循環后質量活性依然可以達到0.75 A/mg。同時，位于介孔碳內部的鉑基金屬間化合物顆粒有利于燃料電池工況下三相界面優化。理論計算表明，介孔內部可以高效地完成質子和氧氣的傳輸并實現動態平衡，大大降低電池傳質阻力，同時防止離聚物對電池催化劑的毒化作用。
該項研究基于超小尺寸鉑基金屬間化合物從納米到介觀尺度系統優化了催化劑在燃料電池膜電極中的結構設計并實現高性能表達，為燃料電池陰極催化材料提供了新思路。
中國科學技術大學吳長征教授課題組博士后程晗、博士生桂仁杰和吳恒安教授課題組博士后余昊為本論文的共同第一作者，吳長征教授為通訊作者。此項研究工作得到了國家重點基礎研究發展計劃項目、國家自然科學基金項目、中國博士后科學基金項目、安徽省自然科學基金等專項經費的資助。
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
近期，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所研究員胡林華團隊在水系鋅離子電池凝膠電解質研究方面取得新進展。研究人員采用了親鋅增...2025-06-25 10:50:56
-
近日，中國科學院大連化學物理研究所研究人員研發出厚度僅為3微米的高穩定性超薄聚合物膜材料，將全釩液流電池的工作電流密度提升至300...2025-06-23 11:42:52
-
大連化學物理研究所太陽能研究部(DNL16)李燦院士團隊提出了光電-熱電雙效應耦合的思路，并發現了光伏效應與熱電效應的耦合機制，實...2025-06-19 13:45:14
-
，昆明理工大學材料科學與工程學院陳江照教授和何冬梅教授團隊在高性能鈣鈦礦太陽能電池領域取得重要進展，成功在鈣鈦礦太陽能電池穩定性上...2025-06-17 17:23:32
-
根據鋰電池行業規范公告企業信息和行業協會測算，1－4月全國鋰電池總產量超過473GWh，同比增長68%。2025-06-16 11:14:52
-
近日，中國科學院深圳先進技術研究院定量合成生物學全國重點實驗室研究員鐘超團隊聯合中國科學院深圳先進技術研究院集成所神經工程中心研究...2025-06-11 11:37:46
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。
