【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，大連化物所燃料電池研究部醇類燃料電池及復(fù)合電能源共性核心技術(shù)研究組(DNL0311組)王素力研究員和孫公權(quán)研究員團(tuán)隊(duì)，在基于合成氣的高溫聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(HT-PEMFC)應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面取得新進(jìn)展，團(tuán)隊(duì)通過梯級(jí)電化學(xué)微環(huán)境設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了寬范圍一氧化碳(CO)比例(0至100 vol.%)的合成氣在溫和條件下的直接電化學(xué)轉(zhuǎn)化，該工作為開發(fā)多源燃料驅(qū)動(dòng)的燃料電池系統(tǒng)提供新思路。
以合成氣為代表的多源泛氫燃料(包括煤制氫、裂解氫、工業(yè)副產(chǎn)氫等)，占據(jù)了全球絕大部分氫氣產(chǎn)能，但由于CO等雜質(zhì)組分的毒化效應(yīng)，無法通過傳統(tǒng)聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(PEMFC)直接利用，阻礙了氫能與燃料電池技術(shù)的商業(yè)化發(fā)展。
本工作中，研究團(tuán)隊(duì)通過引入低溫條件下具有高效CO氧化活性的單原子銠氮碳(RhNC)催化劑，結(jié)合燃料電池鉑(Pt)納米粒子催化劑，并基于磷酸電解質(zhì)對(duì)兩類催化劑及其活性反應(yīng)過程的不同影響機(jī)制，精準(zhǔn)調(diào)控了CO與氫電化學(xué)氧化反應(yīng)的親疏酸反應(yīng)微環(huán)境，強(qiáng)化了CO和氫在多孔電極內(nèi)的傳輸、吸附與反應(yīng)過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)提升了HT-PEMFC對(duì)CO的耐受性，實(shí)現(xiàn)了合成氣在HT-PEMFC中的直接利用，峰值功率密度在10 vol.% CO含量下僅下降19%，較傳統(tǒng)HT-PEMFC提高2.5倍，在純CO燃料下仍能保持穩(wěn)定的放電輸出。這一成果為簡(jiǎn)化燃料電池系統(tǒng)、提升可靠性、降低成本提供了新途徑，有望推動(dòng)HT-PEMFC技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。
相關(guān)研究成果以“A syngas-powered high temperature polymer electrolyte membrane fuel cell with hierarchically electrode micro-environmental design”為題，發(fā)表在《應(yīng)用催化B：環(huán)境與能源》(Applied Catalysis B: Environment and Energy)上。該工作的第一作者是我所DNL0311組夏章訊研究員和張曉明副研究員。相關(guān)工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。(文/圖 夏章訊、張曉明)
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