当前化石燃料消耗状态下的环境污染导致质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 等清洁能源设备成为替代能源发电解决方案。然而，PEMFC 的性能、耐用性和效率限制阻碍了它们的广泛采用。通过从根本上了解和调整它们的催化剂层结构和组成，可以提高它们的性能和耐久性。透射电子显微镜和扫描透射电子显微镜已被证明是可用于分析 PEMFC 装置催化剂层微观结构特征的最佳表征工具之一。通过原位技术以高空间和时间分辨率直接观察操作过程中催化剂材料变化的能力可以加速 PEMFC 领域的材料开发。

有鉴于此，康涅狄格大学Jasna Jankovic等人，综述了质子交换膜燃料电池材料的结构、性能和性能，并介绍了它们已知的降解机理。

本文要点

1）介绍了可用的原位 TEM 技术，以指导选择合适的方法和方法来研究 PEMFC 系统。最后，介绍了利用原位电化学液相电池透射电镜研究材料演化和降解的PEMFC研究现状，指出了该技术在PEMFC领域的应用所面临的挑战和机遇。

2）涉及PEMFC催化剂材料的有限LCTEM（In-situ liquid-cell TEM）研究已经对工作电极上的催化剂降解机制和纳米尺度动力学的细节产生了一些重要的见解。这些开创性的研究表明，原位LCTEM可以成为研究PEMFC催化剂材料在器件运行过程中电极内部时间演化的有用工具。然而，这是一个新兴的研究领域，在开发应用于PEMFC系统的技术时需要解决一些技术问题。成像分辨率至关重要，需要通过控制液体的厚度和制造更有效的窗口来提高分辨率。离聚体成像是该领域的另一个令人瞩目的挑战，这需要对现有的原位LCTEM平台进行改进。

总之，该技术对复杂电化学纳米系统(如PEMFC器件和催化剂)的前景，将鼓励设计更可靠和真实的原位成像系统，以研究真实PEMFC器件在运行过程中的降解和腐蚀过程的潜在机制。

参考文献：

Amir Peyman Soleymani et al. Challenges and Opportunities in Understanding Proton Exchange Membrane Fuel Cell Materials Degradation Using In-Situ Electrochemical Liquid Cell Transmission Electron Microscopy. Advanced Functional Materials, 2021.

DOI: 10.1002/adfm.202105188

https://doi.org/10.1002/adfm.202105188