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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(shí)間：2023-06-13 16:57:44 瀏覽：2403次

第一作者：ChungHyuk Lee

通訊作者：Jacob S. Spendelow教授

通訊單位：美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室

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




研究背景

質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs）是交通運(yùn)輸行業(yè)脫碳的主要候選材料，但其廣泛應(yīng)用需要提高使用壽命和降低燃料成本。基于此，美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Jacob S. Spendelow教授等人報(bào)道了一種溝槽電極，作為一種替代電極結(jié)構(gòu)，通過將用于改善H+傳輸?shù)母唠x聚物（離子導(dǎo)電粘合劑）含量與用于快速O2傳輸?shù)陌疾垴詈?，提高了PEMFC的性能和耐久性。




文章要點(diǎn)

1、在標(biāo)準(zhǔn)操作條件下，槽形電極的性能比最先進(jìn)的傳統(tǒng)電極高出了50%。燃料電池診斷與多物理場(chǎng)模型相結(jié)合表明，雖然槽形電極的離聚體含量很高，但它們?nèi)阅艽龠M(jìn)O2的傳輸，從而提高反應(yīng)速率的均勻性。

2、對(duì)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(jī)器學(xué)習(xí)（ML）分析證明了進(jìn)一步優(yōu)化下一代PEMFCs槽形結(jié)構(gòu)的潛力，該槽形結(jié)構(gòu)具有更高的性能和耐用性，可以實(shí)現(xiàn)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(yùn)輸阻力（1 μm/3 μm）電極

圖4.平面和槽形電極中的局部反應(yīng)速率和O2濃度

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