【儀表網 研發快訊】近日，大連化物所燃料電池研究部醇類燃料電池及復合電能源共性核心技術研究組(DNL0311組)王素力研究員和孫公權研究員團隊，在基于合成氣的高溫聚合物電解質膜燃料電池(HT-PEMFC)應用基礎研究方面取得新進展，團隊通過梯級電化學微環境設計，實現了寬范圍一氧化碳(CO)比例(0至100 vol.%)的合成氣在溫和條件下的直接電化學轉化，該工作為開發多源燃料驅動的燃料電池系統提供新思路。
以合成氣為代表的多源泛氫燃料(包括煤制氫、裂解氫、工業副產氫等)，占據了全球絕大部分氫氣產能，但由于CO等雜質組分的毒化效應，無法通過傳統聚合物電解質膜燃料電池(PEMFC)直接利用，阻礙了氫能與燃料電池技術的商業化發展。
本工作中，研究團隊通過引入低溫條件下具有高效CO氧化活性的單原子銠氮碳(RhNC)催化劑，結合燃料電池鉑(Pt)納米粒子催化劑，并基于磷酸電解質對兩類催化劑及其活性反應過程的不同影響機制，精準調控了CO與氫電化學氧化反應的親疏酸反應微環境，強化了CO和氫在多孔電極內的傳輸、吸附與反應過程。實驗結果表明，該設計提升了HT-PEMFC對CO的耐受性，實現了合成氣在HT-PEMFC中的直接利用，峰值功率密度在10 vol.% CO含量下僅下降19%，較傳統HT-PEMFC提高2.5倍，在純CO燃料下仍能保持穩定的放電輸出。這一成果為簡化燃料電池系統、提升可靠性、降低成本提供了新途徑，有望推動HT-PEMFC技術的商業化應用。
相關研究成果以“A syngas-powered high temperature polymer electrolyte membrane fuel cell with hierarchically electrode micro-environmental design”為題，發表在《應用催化B：環境與能源》(Applied Catalysis B: Environment and Energy)上。該工作的第一作者是我所DNL0311組夏章訊研究員和張曉明副研究員。相關工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的資助。(文/圖 夏章訊、張曉明)
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