據國外媒體報道：離子液體（Ionic liquids, ILs）的相關(guān)研究表明其具備潛力成為催化層中的添加劑，加快質(zhì)子交換膜燃料電池的氧化還原反應。然而，需要對離子液體在復雜的催化劑層中扮演的角色，特別是在膜電極實(shí)際運行環(huán)境中的作用有基本的了解，以便合理設計高耐久性、高活性的鉑基催化劑。
圖1離子液體對碳載體孔隙結構中質(zhì)子和氧氣傳輸行為的影響
近日，美國加州大學(xué)Iryna V. Zenyuk課題組探索了三種咪唑衍生的離子液體，其具備高質(zhì)子導電性和高氧溶解度等特性，并將它們加入到了高表面積的炭黑載體中。揭示了經(jīng)過(guò)離子液體改性的催化劑的物理性質(zhì)和電化學(xué)性能之間的相關(guān)性，為離子液體在改變催化劑層界面親水性/疏水性相互作用方面的作用提供了直接證據。相關(guān)論文已發(fā)表在國際知名雜質(zhì)Nature communications上。
通過(guò)優(yōu)化界面設計得到的催化劑在H2/O2測試條件下，0.9 V電壓下的質(zhì)量活性達到了347 A g−1Pt，在測試背壓為1.5 bar 的H2/air條件下，功率密度為0.909 W cm−2。在0.8 A cm−2的電流密度運行條件下，經(jīng)過(guò)3萬(wàn)圈加速應力測試循環(huán)后，電壓僅下降了0.11 V。這種性能歸功于離子液體的加入, 使得埋在孔內的鉑能夠與氧氣和質(zhì)子接觸發(fā)揮催化活性，從而大幅提高鉑的利用率。
論文下載鏈接如下：
https://www.nature.com/articles/s41467-022-33895-5
