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豐田中央研究所Nat. Comm.: 透氧離聚物在聚合物電解質(zhì)燃料電池中的作用

近年來，大量的研究和開發(fā)工作致力于提高聚合物電解質(zhì)燃料電池的性能。然而，這些能量轉(zhuǎn)換裝置的功率密度和催化活性仍遠(yuǎn)不能滿足大規(guī)模運(yùn)行。

株式會(huì)社豐田中央研究所Ryosuke Jinnouchi等人報(bào)告了通過在陰極催化劑層中將環(huán)狀結(jié)構(gòu)骨架基質(zhì)加入離聚物來提高性能。

單池和微電極的電化學(xué)表征表明，使用具有高氧溶解度的離聚物可以獲得高功率密度。高溶解度允許氧氣滲透離聚物/催化劑界面并與催化劑表面上的質(zhì)子和電子反應(yīng)。

此外，單池和單晶表面的表征表明，由于磺酸根陰離子基團(tuán)減輕了催化劑中毒，氧還原反應(yīng)活性增強(qiáng)。分子動(dòng)力學(xué)模擬表明，高滲透性和中毒減輕都是由于引入的環(huán)狀結(jié)構(gòu)基質(zhì)抑制了催化劑表面附近聚合物骨架的密集分層折疊。

該研究闡明了HOPI在PEFC中的作用，發(fā)現(xiàn)HOPI同時(shí)增強(qiáng)了陰極CL中的氧傳輸和質(zhì)量ORR活性。微電極分析和MD模擬表明，HOPI中的高滲透主要?dú)w因于高氧溶解度，這增強(qiáng)了氧通過離聚物/Pt界面的滲透。

MD模擬還表明界面氧滲透仍然是HOPI中氧傳輸?shù)钠款i。這些實(shí)驗(yàn)和理論觀察表明，離聚物量身定制的分子設(shè)計(jì)促進(jìn)了局部氧傳輸和催化反應(yīng)。

The Role of Oxygen-permeable Ionomer for Polymer Electrolyte Fuel Cells. Nature Communications, 2021. DOI:10.1038/s41467-021-25301-3

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/12/4cf493ef1f/

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