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07
2026
-
04
JMS：卟啉支化离聚物增强阴离子交换膜燃料电池中的质量传输
作者：
本文摘要
阴离子交换膜燃料电池（AEMFCs）中催化层内的质量传输限制，尤其是氧气通过离聚物粘合剂的缓慢扩散，严重制约了其高电流密度下的性能。在此，设计了一系列新型卟啉支化离聚物（QPBP-X），通过将大体积卟啉基团引入聚合物主链，构建了具有本征微孔结构的分支网络。实验与分子动力学模拟结果表明，卟啉支化结构不仅显著增加了离聚物的自由体积和微孔隙率，从而提高了氧气扩散系数，还增强了离聚物在铂催化剂表面的均匀分布，减少了催化剂毒化。采用卟啉含量（2.5 mol%）的离聚物（QPBP-2.5）组装的膜电极组件（MEA），在 H₂/O₂ 条件下（80°C，100% RH，0.2 MPa 背压）实现了 1.75 W cm⁻² 的峰值功率密度，远高于无卟啉对照组的 0.53 W cm⁻²。即使在铂载量低至 0.1 mg cm⁻² 时，该体系仍能保持 0.73 W cm⁻² 的功率密度，并展现出良好的运行稳定性（>120 小时）。本工作揭示了通过分子结构设计引入支化微孔结构以协同优化离聚物的气体传输性能和催化剂界面分布的有效策略，为高性能 AEMFCs 的离聚物开发提供了新思路。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/2I_hxiAebBQOwOdtPVnGcA
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