当前位置:首页 > 光伏资讯 > 储能 > 正文

降低电池传质阻力 中国科大在质子交换膜燃料电池电催化剂方面取得新进展

来源:中国科大发布时间:2021-08-30 14:33:02
   近日,中国科学技术大学化学与材料科学学院吴长征教授实验课题组和工程科学学院近代力学系吴恒安教授理论计算课题组合作,合成了超小尺寸的铂基金属间化合物电催化剂,基于该催化剂组装的质子交换膜燃料电池在30000次循环耐久性测试后仍然能维持81.5%的放电功率,实现燃料电池的高功率放电和长久循环稳定性,并揭示了电池内三相界面的传质机理。相关成果于近期发表在《美国科学院院报》(PNAS)杂志上 (Proc. Natl. Acad. Sci. 2021, DOI: 10.1073/pnas.2104026118 )。
微信图片_20210830143713
 
  质子交换膜燃料电池相对于其他种类电池具有放电功率大、无污染等优势,其中阴极氧还原反应是电池全反应的速控步骤。铂基金属间化合物,因其长程有序结构在稳定性上有着天然优势,是下一代燃料电池商用氧还原催化剂体系。当前,铂基金属间化合物依然存在颗粒尺寸较大等问题,导致铂利用率和质量活性降低,成为制约燃料电池性能提升的关键瓶颈问题之一。
 
  针对这一挑战,吴长征教授团队合成了系列具有2 nm左右超小尺寸铂基金属间化合物Pt3Co、PtCo、Pt3Ti颗粒由超小尺寸Pt3Co金属间化合物颗粒组装出燃料电池比商业Pt/C的功率密度高出530 mW/cm-2。在耐久性测试中,超小尺寸的Pt3Co颗粒在30000圈循环后质量活性依然可以达到0.75 A/mg。同时,位于介孔碳内部的铂基金属间化合物颗粒有利于燃料电池工况下三相界面优化。理论计算表明,介孔内部可以高效地完成质子和氧气的传输并实现动态平衡,大大降低电池传质阻力,同时防止离聚物对电池催化剂的毒化作用。
微信图片_20210830143732
 
  超小尺寸铂基金属间化合物在燃料电池膜电极中的结构设计与优化
 
  该项研究基于超小尺寸铂基金属间化合物从纳米到介观尺度系统优化了催化剂在燃料电池膜电极中的结构设计并实现高性能表达,为燃料电池阴极催化材料提供了新思路。

中国科学技术大学吴长征教授课题组博士后程晗、博士生桂仁杰和吴恒安教授课题组博士后余昊为本论文的共同第一作者,吴长征教授为通讯作者。此项研究工作得到了国家重点基础研究发展计划项目、国家自然科学基金项目、中国博士后科学基金项目、安徽省自然科学基金等专项经费的资助。

责任编辑:周末

特别声明:
凡本网注明来源: "索比光伏网或索比咨询"的所有作品,均为本网站www.solarbe.com合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。

经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明来源: "索比光伏网或索比咨询"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
推荐新闻
苏州大学彭军课题组钙钛矿太阳能电池稳态效率突破26.8%

苏州大学彭军课题组钙钛矿太阳能电池稳态效率突破26.8%

2024年12月,苏州大学功能纳米与软物质研究院彭军教授课题组及其合作者在单结钙钛矿太阳能电池领域取得重大突破,经国家光伏产业计量测试中心权威认证,其研发的电池稳态光电转换效率达到了26.81%,刷新世界纪录。

钙钛矿太阳能电池
2025-02-08
总投资10亿!黑晶光电250MW TOPCon及钙钛矿叠层电池片产线动工

总投资10亿!黑晶光电250MW TOPCon及钙钛矿叠层电池片产线动工

2025年2月6日,广东省中山市火炬开发区举行2025年第一季度重大项目集中动工仪式。全区16个重大项目集中动工,总投资额超54亿元。其中,火炬工业集团园区项目3个,投资额10亿元以上项目1个,总投资额超15亿元。

黑晶光电TOPCon钙钛矿叠层电池
2025-02-08
23.4%!西湖大学王睿团队在柔性叠层太阳电池领域取得重要突破

23.4%!西湖大学王睿团队在柔性叠层太阳电池领域取得重要突破

近日,西湖大学未来产业研究中心、工学院王睿团队在这一研究领域取得了重要突破——他们成功让钙钛矿与铜铟镓硒这两种不同口味的“蛋糕”叠在一起,光电转换效率达到23.4%。

叠层太阳电池钙钛矿
2025-02-07
高效光伏电池技术发展与展望

高效光伏电池技术发展与展望

晶硅具有“三高一低+环境友好”特点:高稳定:硅材料是由单一硅元素构成的金刚石晶体结构组成,是最稳定半导体,支撑光伏电池30年甚至50年工作寿命。高效率:实验室晶硅电池效率以达到27.3%,已经达到其理论效率的92.5%,目前没有一款电池可以如此接近其理论效率。低成本:硅在地壳中的含量最高,超过25%,取之不尽用之不竭,硅光伏的发展不受材料储量的限制。环境友好:硅无毒无害,对环境无污染,是一种绿色光伏材料。

光伏电池光伏材料
2025-02-06
返回索比光伏网首页 回到降低电池传质阻力 中国科大在质子交换膜燃料电池电催化剂方面取得新进展上方
关闭
关闭