在“双碳”目标的背景下

以氢能为燃料的燃料电池技术

迎来了重大发展机遇

(资料图片)

近年来，碱性膜燃料电池

以其突出的低成本优势

受到广泛关注

近期，华中科技大学

化学与化工学院王得丽教授团队

在碱性膜燃料电池领域取得新进展

团队最新研究成果

“赝Pt单层稳固催化氢氧化”

在国际权威期刊

《美国化学会志》在线刊发

碱性膜燃料电池变革性地将质子交换膜燃料电池中的质子传递转变为阴离子传递，相对温和的工况环境使得更多的耐腐蚀材料可以应用于电池装配，电池的电堆成本明显降低。更重要的是，目前碱性膜燃料电池中已可以使用低Pt、非Pt甚至非贵金属催化剂，为缓解氢能转化过程中的卡脖子问题——“Pt原子经济性”提供了可能。然而，该项技术中阳极的氢氧化反应（HOR）动力学较慢，催化剂活性和稳定性仍需提升。特别是碱性条件下催化剂的衰退机制尚不明确，限制了该项技术的商业化进程。

赝Pt单层催化剂的设计策略及燃料电池性能

为了获得高活性且稳定的催化剂，王得丽教授团队首先探究了Pt/C的活性衰减原因，并提出“分段式”的衰退机制。基于此，团队优化设计出一种在IrPd内核外延生长赝Pt单层的复合结构催化剂（PmPt@IrPd/C），该催化剂结合内核和外壳的稳定性和活性优势，实现兼顾提升催化活性和稳定性的目标。同时，也进一步验证了团队提出的衰退机制的适用性。在相同的测试条件下，该催化剂的稳定性较商业Pt/C提升了约25倍。更重要的是，以该催化剂为阳极材料装配的碱性膜燃料电池在超低的Pt用量（0.009mgcm-2）下，功率密度可达1.27Wcm-2，是目前报道的最低Pt载量。该研究成果为碱性膜燃料电池中高活性和高稳定性的催化剂开发提供了理论依据和设计思路，也为解决氢能转化过程中的Pt依赖问题开辟了新的道路。

王得丽教授（右一）指导学生

华中科技大学为该项工作的第一完成单位及通讯单位，化学与化工学院赵桐辉博士为该论文的第一作者，王得丽教授为论文通讯作者。

关键词： 燃料电池