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最新Nature Energy:槽形电极助力高功率密度燃料电池!
来源: 时间:2023-06-13 16:57:44 浏览:1788次

第一作者:ChungHyuk Lee

通讯作者:Jacob S. Spendelow教授

通讯单位:美国洛斯阿拉莫斯国家实验室

DOI: https://doi.org/10.1038/s41560-023-01263-2




研究背景

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)是交通运输行业脱碳的主要候选材料,但其广泛应用需要提高使用寿命和降低燃料成本。基于此,美国洛斯阿拉莫斯国家实验室Jacob S. Spendelow教授等人报道了一种沟槽电极,作为一种替代电极结构,通过将用于改善H+传输的高离聚物(离子导电粘合剂)含量与用于快速O2传输的凹槽耦合,提高了PEMFC的性能和耐久性。




文章要点

1、在标准操作条件下,槽形电极的性能比最先进的传统电极高出了50%。燃料电池诊断与多物理场模型相结合表明,虽然槽形电极的离聚体含量很高,但它们仍能促进O2的传输,从而提高反应速率的均匀性。

2、对比基线电极,槽形电极还提供了更好的耐用性,碳腐蚀后的性能损失更小。机器学习(ML)分析证明了进一步优化下一代PEMFCs槽形结构的潜力,该槽形结构具有更高的性能和耐用性,可以实现更小、更便宜的燃料电池堆和更高的燃油效率。




图文展示

图1.槽形电极的概念

图2. 具有平面和槽形电极的燃料电池性能

图3.平面和槽形中的运输阻力(1 µm/3 µm)电极

图4.平面和槽形电极中的局部反应速率和O2浓度

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全部 3小时前 四川
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