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最新Nature Energy：槽形電極助力高功率密度燃料電池！

來源：時間：2023-06-13 16:57:44 瀏覽：2612次

第一作者：ChungHyuk Lee

通訊作者：Jacob S. Spendelow教授

通訊單位：美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室

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

研究背景

質子交換膜燃料電池（PEMFCs）是交通運輸行業脫碳的主要候選材料，但其廣泛應用需要提高使用壽命和降低燃料成本。基于此，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室Jacob S. Spendelow教授等人報道了一種溝槽電極，作為一種替代電極結構，通過將用于改善H⁺傳輸的高離聚物（離子導電粘合劑）含量與用于快速O₂傳輸的凹槽耦合，提高了PEMFC的性能和耐久性。

文章要點

1、在標準操作條件下，槽形電極的性能比最先進的傳統電極高出了50%。燃料電池診斷與多物理場模型相結合表明，雖然槽形電極的離聚體含量很高，但它們仍能促進O₂的傳輸，從而提高反應速率的均勻性。

2、對比基線電極，槽形電極還提供了更好的耐用性，碳腐蝕后的性能損失更小。機器學習（ML）分析證明了進一步優化下一代PEMFCs槽形結構的潛力，該槽形結構具有更高的性能和耐用性，可以實現更小、更便宜的燃料電池堆和更高的燃油效率。

圖文展示

圖1.槽形電極的概念

圖2. 具有平面和槽形電極的燃料電池性能

圖3.平面和槽形中的運輸阻力（1 μm/3 μm）電極

圖4.平面和槽形電極中的局部反應速率和O₂濃度

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