ChemCatChem:等离子体技术在燃料电池体系中的应用进展

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目前,燃料电池作为一种直接将化学能转化为电能的装置,因其环境友好、能量转化率高、可再生等优点,已成为清洁能源领域的研究热点。燃料电池的性能主要受电极材料催化活性和质子交换膜的性能影响。等离子体技术可以产生高能电子和活性物质,在制备和改性催化材料以及交换膜方面表现出巨大优势,已被证明是一种快速、简便、绿色的燃料电池优化方法。


最近,长江大学邓晓清副教授团队在ChemCatChem期刊上发表了题为“Plasma Technology Applications in Proton Exchange Membrane Fuel Cell Systems”的观点文章,综述了近年来等离子体技术在质子交换膜燃料电池阴极、阳极、质子交换膜以及燃料电池系统过程强化四个方面的研究进展。文章重点介绍了等离子体技术在制备贵金属催化剂、非贵金属催化剂、非金属催化剂和聚合物膜方面的应用。


鉴于铂基贵金属材料成本高、稳定性差的问题,等离子体技术被引入制备超薄的铂基催化层、超分散铂或铂基双金属催化剂,最大限度地提高了铂的利用率。对于非贵金属基材料与碳基材料,等离子体技术通过显著提高催化剂活性位点的密度和利用率,有效提升了燃料电池的氧还原活性。将等离子体与非金属材料掺杂相结合,利用协同效应增强催化剂的活性、耐久性和稳定性。在聚合物膜的改性方面,文章总结了等离子体技术对全氟硫磺膜、部分氟化聚合物膜、新型非氟聚合物膜的改性方法,等离子体技术有效解决了聚合物膜机械强度差、离子电导率低等缺陷,显著提高了聚合物膜的化学稳定性。


此外,文章还讨论了不同种类的等离子体技术对电催化剂制备过程的影响,探讨了等离子体技术在质子交换膜燃料电池中应用的关键问题,充分评价了等离子体在燃料电池领域中的发展潜力。同时,也指出了限制等离子体技术在燃料电池领域中进一步发展亟待解决的重要问题。



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文信息

Plasma Technology Applications in Proton Exchange Membrane Fuel Cell Systems

Yingxin Luo, Xiang Li, Xiaolei Zhang, Jianxin Liu, Xiaoqing Deng


ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202301372



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