中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所燃料電池系統(tǒng)與工程研究組研究員邵志剛團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制備了開(kāi)管式PtCo合金納米管陣列，并將其應(yīng)用于質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極，相關(guān)研究成果發(fā)表在《納米能源》上。

質(zhì)子交換膜燃料電池具有比能量高、啟動(dòng)速度快、轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是新能源技術(shù)的研究熱點(diǎn)。膜電極組件作為燃料電池的核心部件，是化學(xué)能-電能的轉(zhuǎn)換場(chǎng)所。但是，傳統(tǒng)膜電極的高鉑用量和低穩(wěn)定性限制了燃料電池的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。

該研究團(tuán)隊(duì)采用開(kāi)管式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電極材料，使PtCo納米管內(nèi)外壁均可參與電化學(xué)反應(yīng)，顯著提高了催化劑的利用率。同時(shí)，PtCo納米管陣列形成自支撐的催化層，克服了傳統(tǒng)Pt/C催化層碳載體腐蝕、催化劑團(tuán)聚和粘結(jié)劑失效等問(wèn)題，提升了膜電極的穩(wěn)定性。制備的膜電極在鉑擔(dān)量為52.7μg·cm-2時(shí)，陰極質(zhì)量比功率密度達(dá)到14.38kW·gPt-1，是傳統(tǒng)Pt/C膜電極在相同鉑擔(dān)量時(shí)的1.7倍;加速衰減測(cè)試表明，該膜電極具有良好的穩(wěn)定性。該項(xiàng)研究為新型膜電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一條新思路。

上述研究工作得到國(guó)家“973”計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。