离子液体在提高燃料电池催化剂反应活性和耐久性方面的作用

据国外媒体报道：离子液体（Ionic liquids, ILs）的相关研究表明其具备潜力成为催化层中的添加剂，加快质子交换膜燃料电池的氧化还原反应。然而，需要对离子液体在复杂的催化剂层中扮演的角色，特别是在膜电极实际运行环境中的作用有基本的了解，以便合理设计高耐久性、高活性的铂基催化剂。

图1离子液体对碳载体孔隙结构中质子和氧气传输行为的影响

近日，美国加州大学Iryna V. Zenyuk课题组探索了三种咪唑衍生的离子液体，其具备高质子导电性和高氧溶解度等特性，并将它们加入到了高表面积的炭黑载体中。揭示了经过离子液体改性的催化剂的物理性质和电化学性能之间的相关性，为离子液体在改变催化剂层界面亲水性/疏水性相互作用方面的作用提供了直接证据。相关论文已发表在国际知名杂质Nature communications上。

通过优化界面设计得到的催化剂在H₂/O₂测试条件下，0.9 V电压下的质量活性达到了347 A g⁻¹_Pt，在测试背压为1.5 bar 的H₂/air条件下，功率密度为0.909 W cm⁻²。在0.8 A cm⁻²的电流密度运行条件下，经过3万圈加速应力测试循环后，电压仅下降了0.11 V。这种性能归功于离子液体的加入, 使得埋在孔内的铂能够与氧气和质子接触发挥催化活性，从而大幅提高铂的利用率。

论文下载链接如下：

https://www.nature.com/articles/s41467-022-33895-5