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       近日，中科院大連化學物理研究所研究員王素力和研究員孫公權(quán)團隊在高溫聚合物電解質(zhì)膜燃料電池（HT-PEMFC）低界面?zhèn)髻|(zhì)阻力多孔電極設計構(gòu)建研究方面取得新進展。團隊基于多孔電極表面能調(diào)控，實現(xiàn)了非連續(xù)磷酸液-固界面層的可控構(gòu)建，并闡釋了該界面結(jié)構(gòu)在工況下的演化機制與規(guī)律。相關研究成果發(fā)表于《科學進展》。

 

       高純度氫氣在制取、存儲、運輸及加注方面存在技術(shù)瓶頸。在HT-PEMFC中，由于運行溫度升高，電極對毒化組分耐受能力大幅提升。如果HT-PEMFC技術(shù)實現(xiàn)醇類、汽柴油等液態(tài)燃料重整制氫產(chǎn)物的直接利用，有望從根本上解決燃料儲運問題。但與發(fā)展較為成熟的低溫聚合物電解質(zhì)膜燃料電池相比，HT-PEMFC的面積比功率僅為其1/3至1/2，嚴重制約了工程應用與商業(yè)化進程。

 

       針對上述挑戰(zhàn)，團隊基于近年來在HT-PEMFC磷酸界面構(gòu)建與演化機制方面的研究成果，提出了通過多孔電極表面能調(diào)控的方法，建立了磷酸非均勻聚集與浸潤的全新界面結(jié)構(gòu)，并結(jié)合靜電紡絲與電化學刻蝕手段，在微納尺度實現(xiàn)了纖維多孔電極的超疏酸構(gòu)建。隨后，團隊利用原位環(huán)境掃描電鏡技術(shù)，觀察到模擬工況條件下磷酸液滴在多孔電極內(nèi)的聚集分布，在實際多孔電極中實現(xiàn)了“非連續(xù)”液態(tài)磷酸界面層構(gòu)建，顛覆了傳統(tǒng)多孔電極的磷酸均勻浸潤模式。該界面結(jié)構(gòu)大幅降低了液態(tài)磷酸對催化活性位點的覆蓋厚度，進而顯著降低了界面?zhèn)髻|(zhì)阻力。

 

       與傳統(tǒng)電極相比，該多孔纖維電極組裝的HT-PEMFC膜電極峰值功率密度提高了28%，展現(xiàn)了該類燃料電池的實際應用潛力。