聚电解质膜燃料电池有序化电极及材料开发

项目持有方：江苏大学
项目简介：本项目提出原位生长有序化Pt基纳米线、纳米枝晶及多边菱形金字塔等结构作为聚电解质膜燃料电池（PEMFC）电极催化层，一方面有效结合有序材料的高效传质特性和Pt基催化剂的高催化活性和稳定性，另一方面通过组分/结构调控促进有序化材料间的相互协同，从而保证催化层的稳定性和高效电化学反应效率。主要技术成果和性能指标如下：
（1）基于铂纳米线电极的PEMFC铂用量仅为0.108mg/cm2,铂比功率达到7.23W/mgPt,接近美国DOE设定目标（8W/mgPt）。
（2）基于PtPd 多边菱形金字塔结构电极的PEMFC 铂用量仅为0.122mg/cm2, 铂比 功 率 达 到 14.23W/mgPt, 高于美国DOE设定目标（8W/mgPt）。
（3）阐明催化层组分/结构调控影响电极性能的相关机制及规律，揭示了有序化电极传质特性与极化作用机理，建立了有序催化层结构-电极性能构效关系。经第三方资质机构检测，所开发的基于有序化电极的PEMFC单位功率铂用量为0.102g/KW；PEMFC工作电压0.6-0.7V下功率密度高于1W/cm2，峰值功率密度达到1.68W/cm2。
应用场景：高性能低铂载量的有序化电极能够有效推动PEMFC在多领域的市场化应用，包括交通运输领域如燃料电池公交车和货车，它们具有零排放、低噪音、高效节能等优势；在航空航天领域，其高能量密度、轻量化和低噪音等特点,为飞机、卫星等提供动力；此外，还可以作为移动发电站、备用电源，适用于医院、电信、学校等场所，特别是在偏远地区和大电网无法接入的地方。
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