當前位置: 電池聯(lián)盟網 > 前沿 >

北京理工大學首次提出并構筑燃料電池催化層多孔離聚物

時間:2022-10-16 12:45來源:材料科學與工程 作者:材料科學與工程
點擊: 次

       燃料電池是低碳未來的重要能源技術。它們通過電化學反應將氧和氫轉化為電。與電池相比，只要有氧氣和氫氣供應，燃料電池就可以連續(xù)工作。由于不需要含碳燃料，燃料電池提供了低碳或零碳電力的承諾。燃料電池所需的氫和氧可以通過環(huán)境友好的方式獲得，例如分別通過水裂解和空氣分離。然而，目前的燃料電池設計存在鉑催化劑利用率低、反應速度慢以及鉑成本高的問題。
 
       日前，北京理工大學王博、馮霄團隊提出了一種設計，首次提出并構筑了適用于燃料電池催化層的多孔共價有機框架（COF）離聚物來顯著改善燃料電池的性能，這種多孔材料可以促進燃料向催化劑的運輸并提高其利用率。相關成果以題為“Covalent organic framework-based porous ionomers for high-performance fuel cells”發(fā)表在《Science》期刊。
 
圖片
 
       在不犧牲功率密度和耐久性的情況下，降低燃料電池中的鉑（Pt）負載是非常理想的，但由于催化劑表面附近的高質量傳輸阻力，因此具有挑戰(zhàn)性。在質子交換膜燃料電池中，Nafion離聚物通常會過度包裹和抑制鉑催化劑，并會阻礙催化劑層中的氣體傳輸。本研究通過將離子共價有機骨架（COF）納米片并入Nafion，優(yōu)化離聚體，從而定制三相微環(huán)境。COF的六邊形孔改善了氣體傳輸，固定在孔壁上的磺酸基團減少了與鉑的結合，從而抑制了其活性。2.8至4.1納米的介孔孔徑和附加的磺酸鹽基團能夠實現(xiàn)質子轉移并促進氧氣滲透。Pt的質量活度和含Pt/Vulcan的燃料電池的峰值功率密度（陰極中每平方厘米0.07 mg Pt）均達到無COF時的1.6倍。該策略適用于不同鉑負載量和不同商用催化劑的催化劑層。
 

圖片圖

圖1 燃料電池中Pt/C@COF-Nafion催化層及其作用機理圖

 

圖片
圖2. 燃料電池性能和耐用性；與文獻數(shù)值的比較
 
(責任編輯：子蕊)
文章標簽： 燃料電池
作者：材料科學與工程 ，如若轉載，請注明出處：http://m.tyubcd3.cn/qianyan//2022101640352.html
看完這篇還不夠？如果你也也是同行業(yè)需要發(fā)布您的新聞報道，請 戳這里 告訴我們！
免責聲明：本文僅代表作者個人觀點，與中國電池聯(lián)盟無關。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內容未經本網證實，對本文以及其中全部或者部分內容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅作參考，并請自行核實相關內容。
凡本網注明 “來源：XXX（非中國電池聯(lián)盟）”的作品，均轉載自其它媒體，轉載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。
如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯(lián)系的，請在一周內進行，以便我們及時處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@cbcu.com.cn
猜你喜歡
專題
相關新聞
本月熱點
歡迎投稿
聯(lián)系人：王女士
Email：cbcu#cbcu.com.cn
發(fā)送郵件時用@替換#
電話：010-56284224
在線投稿
企業(yè)微信號
微信公眾號