直接甲醇燃料电池高效一维纳米复合阳极结构的设计、构筑与性能研究

直接甲醇燃料电池中传统电极具有较低的催化剂利用效率，电极中高载量贵金属催化剂的使用大大增加了燃料电池的成本。本项目提出一种新型的高效一维纳米复合阳极结构，该结构可将传统电极中的质子/电子传输通道分离开，避免了因优化质子导体含量、兼顾质子/电子传导率而导致较低的催化剂利用效率，同时也能克服传统电极中质子导体因无法进入电极初级孔而造成的催化剂无法充分利用的问题。本项目拟以Nafion膜中亲水孔道为模板，采用电化学方法将铂钌合金纳米线组装入Nafion膜制备该电极结构；优化制备条件，考察纳米线组成、结构、以及与电解质之间界面性质对甲醇电化学氧化活性的影响，揭示阳极的"构-效"关系，结合电极中的传质过程分析，研究电池性能提高的机理。本项目的研究将为液体供料燃料电池的电极设计提供新的思路，具有重要的理论意义和应用价值。

本项目拟以Nafion膜中亲水孔道为模板，采用电化学方法将贵金属纳米线组装入Nafion膜构筑高效一维纳米复合电极结构，提高电催化剂的利用效率、降低燃料渗流。目前，我们已实现在Nafion膜亲水孔道中进行Pt、Pd、PtPd合金纳米线的可控组装，催化剂的利用效率得到了有效提高，直接甲醇燃料电池性能测试表明采用该电极（或金属/Nafion复合膜）可有效降低甲醇渗流，提高电池性能。