高性能燃料電池のための共性有機フレームワークベースの多孔イオノマー
Qingnuan Zhang1, Shuda Dong1, Pengpeng Shao1
1Beijing Key Laboratory of Photoelectronic/Electrophotonic Conversion Materials, Key Laboratory of Cluster Science, Ministry of Education, Frontiers Science Center for High Energy Material, Advanced Technology Research Institute (Jinan), School of Chemistry and Chemical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, P. R. China.
研究者は,ナフィオンにイオン共性有機フレームワーク (COF) のナノシートを組み込むことで燃料電池の性能を向上させました. この戦略はプラチナ (Pt) の質量活動とピーク電力密度を高め,効率を損なうことなくPtの負荷を減らすことを可能にしました.
科学分野:
- 電気化学
- 材料科学
- ナノテクノロジー
背景:
- 高効率の燃料電池には高いプラチナ (Pt) の負荷が必要ですが,これはコストを増加させます.
- 燃料電池の性能を制限する.
- 触媒層の微小環境を最適化することは,電力密度と耐久性を改善するために不可欠です.
研究 の 目的:
- 燃料電池のプラチナの負荷を削減し,高い電力密度と耐久性を維持します.
- 燃料電池触媒の3相マイクロ環境を調整する
- 触媒層内の陽子と酸素の輸送を強化する.
主な方法:
- ナフィオンイオンマーにイオン共性有機フレームワーク (COF) のナノシートを組み込む.
- マイクロ環境を改善するために,イオノマー特性の最適化.
- メソポロスの開口と硫酸塩群の分布の特徴
- 燃料電池の性能を調整した触媒層でテストする.
主要な成果:
- COFのナノシートと合わせたイオノマーは,陽子の移転と酸素の浸透を容易にした.
- Ptの質量活動は 1.6倍に増加した.
- 燃料電池のピーク電力密度は 1.6倍に増加しました
- この戦略は,様々なPt負荷と商用触媒で効果的であることが示された.
結論:
- イオン共性有機フレームワーク (COF) のナノシートは燃料電池触媒のマイクロ環境を効果的に最適化します.
- このアプローチにより,性能を犠牲にすることなくプラチナの負荷を大幅に削減できます.
- 開発された戦略は,より費用対効果的で効率的な燃料電池への道を示しています.
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