通过纳米封闭的三相接口工程增强质子交换膜燃料电池中的氧气运输
Juejin Teng1, Min Wang1, Quanbin Dai2
1State Key Laboratory of Heavy Oil Processing, College of Chemical Engineering, China University of Petroleum (East China), Qingdao, 266580, P.R. China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|July 25, 2025
概括
基于triazine的共价有机框架 (COFs) 通过调节离子体相互作用来改善质子交换膜燃料电池 (PEMFCs). 这提高了氧气运输,并提高了低燃料电池的性能.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 在Pt/C催化剂上的离子体聚合增加了质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 中的氧气运输阻力.
- 这种聚合会对催化剂三相接口的氧气运输产生负面影响.
- 传统的催化剂层在有效利用氧气方面面临着挑战.
研究的目的:
- 为了解决PEMFC中的离子体聚合问题.
- 在低催化剂层中增强氧气运输和Pt利用.
- 开发一种新的设计原则,用于商业化高性能PEMFC.
主要方法:
- 将基于三的共价有机框架 (COF) 纳入阴极催化剂层.
- 利用COFs的孔隙结构和质子可接受的triazine位点与Nafion ionomer相互作用.
- 研究三相微环境和氧气运输通道的调节.
主要成果:
- 加入COF调节了三相微环境,并建立了有针对性的富含氧的运输道.
- 在低负荷下 (-0.05 mgPt cm-2),达到1.55 W cm-2的峰值功率密度,是传统PEMFC的1.3倍.
- 在局部氧气运输阻力下降38%.
结论:
- 基于triazine的COF提供了一种新的策略,以改善PEMFC中的离子体管理.
- 开发的COF修改系统显示了高性能,低燃料电池应用的巨大潜力.
- 这种方法提升了PEMFC技术的商业化前景.
