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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：999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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