近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所醇類燃料電池及復(fù)合電能源研究中心研究員孫公權(quán)與王素力帶領(lǐng)的團(tuán)隊在燃料電池與超級電容器復(fù)合電源研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在ACS Energy Letters上。

 

       目前，大多數(shù)化學(xué)電源難以同時兼具高功率密度與高能量密度：燃料電池能量密度高，但由于液體燃料電氧化與氧電還原反應(yīng)動力學(xué)過程慢，導(dǎo)致其功率密度較低;而超級電容器功率密度較高，但受限于電極活性材料比容量，其能量密度較低。本工作中，付旭東、夏章訊等創(chuàng)新性地設(shè)計并構(gòu)筑了一種基于贗電容材料聚苯胺和電催化材料Pt/C(陰極)或PtRu/C(陽極)的新型雙效電極，借此構(gòu)建了原位直接甲醇燃料電池與超級電容器復(fù)合電源。該復(fù)合電源借助聚苯胺在陰極(氧電還原反應(yīng))與陽極(甲醇電氧化反應(yīng))電位區(qū)間可發(fā)生氧化/還原態(tài)轉(zhuǎn)變的特性，實現(xiàn)了超級電容器原位自充電。得益于聚苯胺快速的贗電容放電特性，復(fù)合電源的脈沖放電性能大幅提升，單體電池功率密度可達(dá)4kW/kg，較傳統(tǒng)直接甲醇燃料電池提高了80%以上。同時，甲醇的持續(xù)供給保障了復(fù)合電源的高能量密度。該工作闡釋的贗電容與電化學(xué)反應(yīng)耦合機制為下一代高比特性化學(xué)電源提供了新的研究思路。

 

       上述研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金的支持。