Meget holdbare biomimetiske nanotrough-elektroder til protonudvekslingsmembranbrændselsceller

Membranelektrodesamling er kernedelen af ​​protonudvekslingsmembranbrændselsceller (PEMFC'er). Imidlertid, det høje forbrug af platin og den dårlige holdbarhed af kulstofunderstøttede platinnanopartikler (Pt/C) i den konventionelle katode forhindrer kommercialisering af brændselscellekøretøjer i stor skala.

For nylig, en gruppe ledet af prof. Shao Zhigang og Hou Ming fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS), i samarbejde med prof. Wu Gang fra State University of New York i Buffalo, designet en meget holdbar biomimetisk nanotrough-elektrode til PEMFC'er. Elektroden er et nanotrough-lignende katalysatorlag (NTCL) med lav Pt-belastning og forbedret holdbarhed.

Denne undersøgelse blev offentliggjort i Anvendt katalyse B:Miljømæssig den 1. juli.

Forskerne vedtog en let skabelonstøttet metode til at konstruere nanotrough-katalysatorlaget ved elektrospinning og magnetronforstøvning.

De observerede vandet in-situ dannet på Pt nanotrough-elektroden og den konventionelle Pt/C-elektrode ved miljøskanningselektronmikroskopi (ESEM), som bekræftede en lignende vandafvisende mekanisme af Pt nanotrough-elektroden med gramineøse planter.

Pt nanotrough katalysatorlaget realiserede effektiv vandforvaltning på grund af den biomimetiske arkitektur og anisotrope overflade.

"Vi opnåede en maksimal effekttæthed på 22,26 W mgPt ^-1 med en platinbelastning på 42 μg cm ^-2 i katoden, som var 1,27 gange højere end den konventionelle Pt/C-elektrode, " sagde prof. HOU.

Desuden, de opnåede ultrahøj holdbarhed i de accelererede stresstests. "Dette kan tilskrives en selvhelbredende mekanisme, der involverer Pt-opløsning og genaflejring, " sagde Prof. SHAO.