在质子交换膜燃料电池中，Pt基催化剂作为最好的氧还原催化剂，其高昂的价格和低储量丰度极大限制了燃料电池的广泛应用，在保证性能的前提下，降低Pt催化剂的用量是一个亟待解决的问题。近日，柏林工业大学的Peter Strasser教授和宝马集团的Alin Orfanidi合作通过优化合成N掺杂炭载体，有效提高了Pt的利用率。他们通过简单的预氧化和高温氨解工艺，优化了多孔炭载体的孔结构，提高了炭载体的稳定性，并且由于氮掺杂可以使炭载体与离子聚合物相互作用，离子聚合物在炭载体上均匀分布，有效降低了氧气的传质阻力。另外，85~90％的Pt纳米催化剂均匀分散在炭载体外表面，有利于充分发挥Pt的催化活性，以其为催化剂层组装的PEMFC的功率密度高达1.39 W /cm²，Pt利用率高达0.075gPt/kW。该工作为提高催化剂利用率和催化活性，提高质子交换膜燃料电池的功率密度提供了一种新的思路。

Sebastian Ott, Alin Orfanidi^*, Henrike Schmies, Björn Anke, Hong Nhan Nong, Jessica Hübner, Ulrich Gernert, Manuel Gliech, Martin Lerch & Peter Strasser^*. Ionomer distribution control in porous carbon-supported catalyst layers for high-power and low Pt-loaded proton exchange membrane fuel cells. Nature Materials, 2019.

DOI: 10.1038/s41563-019-0487-0

https://doi.org/10.1038/s41563-019-0487-0