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第一作者：潘哲飛，謝逢佳

通訊作者：陳蓉，安亮

通訊單位：重慶大學(xué)，香港理工大學(xué)

陳蓉，重慶大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，教授、博士生導(dǎo)師，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者。主要從事光流體、太陽能光化學(xué)利用、新能源轉(zhuǎn)換技術(shù)、微尺度傳輸及環(huán)境治理技術(shù)中的關(guān)鍵熱物理問題等方面的研究。

安亮，香港理工大學(xué)機械系，副教授，博士生導(dǎo)師，優(yōu)秀青年科學(xué)基金項目（港澳）獲得者。主要從事新能源轉(zhuǎn)換與儲存技術(shù)的基礎(chǔ)研究。

潘哲飛，重慶大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，教授、博士生導(dǎo)師，優(yōu)秀青年科學(xué)基金項目獲得者。主要從事直接液體燃料電池和綠色制氫氨等方面的研究。

成果簡介

直接液體燃料電池（DLFC）是一種前景廣闊的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，能夠?qū)⒁后w燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。但DLFC在運行時會產(chǎn)生氣體產(chǎn)物，無法及時排除將會顯著阻礙反應(yīng)物的傳輸，導(dǎo)致活性位點失效和嚴(yán)重的濃度損失。為了應(yīng)對這一問題，重慶大學(xué)潘哲飛教授、陳蓉教授和香港理工大學(xué)安亮教授設(shè)計并制備了一種梯度有序膜電極（MEA），其由雙梯度（孔徑梯度和潤濕性梯度）擴散層以及納米針狀催化層組成。該MEA能夠及時排除氣體產(chǎn)物并有效傳輸反應(yīng)物，從而提高電池的輸出功率和穩(wěn)定性。

圖文導(dǎo)讀

圖1 雙梯度（孔徑梯度和潤濕性梯度）擴散層的設(shè)計和形貌表征。

圖2 雙梯度擴散層氣體移除能力的可視化表征和理論分析。

圖3 不同擴散層的電池性能。

圖4 納米針狀催化層的形貌表征。

圖5 梯度有序膜電極的電化學(xué)性能和氣體移除能力的可視化表征。

圖6 不同膜電極的電池性能。

總結(jié)展望

本研究開發(fā)了一種梯度有序膜電極，其在甲酸-過氧化氫燃料電池中實現(xiàn)了的175 mW cm?2峰值功率密度和19小時的恒流放電放電時間，分別是傳統(tǒng)MEA的4倍和30倍。這種巨大提升主要歸因于雙梯度擴散層和納米針狀催化層的優(yōu)勢結(jié)合，兩者共同增強了MEA的氣體產(chǎn)物移除能力。

本研究提出了一種及時排除氣體產(chǎn)物并有效傳輸反應(yīng)物的膜電極設(shè)計，為提高DLFC效率和推進清潔能源轉(zhuǎn)換技術(shù)提供了新思路。

文獻信息

標(biāo)題：Overall Design of a Gradient-Ordered Membrane Electrode Assembly for Direct Liquid Fuel Cells

期刊：Advanced Functional Materials

DOI：10.1002/adfm.202404710

原創(chuàng)文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/07/02/94f3635091/

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