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祝贺邢磊老师在AIChE Journal杂志上发表学术论文

发布时间:2017-07-05 关注次数:

近日,我院邢磊老师通过数值模拟分析研究了Pt和聚合物电解质在PEMFC(质子交换膜燃料电池)阴极催化层内的非均一分布,研究成果发表在AIChE Journal(2017, DOI 10.1002/aic.15826)杂志上。

阴极发生的氧还原反应(ORR)是制约燃料电池性能的主要过程,ORR反应需要Pt和其合金作为催化剂,亦是PEMFC高成本,难以商业化的主要瓶颈。在多孔电极内发生的ORR是一个电化学反应和物质传输相互耦合的过程。作为有效组分的Pt、聚合物和孔隙需要合理构筑形成供电子、质子和气体传输的三相界面,方能最大限度地提升电极表观电流密度。通过设计Pt负载量沿催化层厚度方向线性变化的梯度化电极,是工程实践中降低Pt用量的有效手段。并且,PEMFC在不同负载下,本征电化学反应和反应物扩散速率对总反应速率的贡献率亦不同。本文分析了复杂的传质过程对电池表观性能的影响,讨论了两种不同活性的ORR电极,在不同初始负载量、不同操作电压下,实现电池性能最大化所对应的Pt梯度和聚合物梯度,为梯度化电极制备提供了理论依据。