Michael D. Guiver团队和滑铁卢大学合作在Cell Reports Physical Science上发表

快科技：近日，内燃机燃烧学国家重点实验室Michael D. Guiver团队和滑铁卢大学Xianguo Li教授团队合作，在Cell Reports Physical Science上发表题为“Self-Adjusting Anode Catalyst Layer for Smart Water Management in Anion Exchange Membrane Fuel Cells”的论文。随着阴离子交换膜研究的不断深入，碱性膜燃料电池（AEMFC）性能有了很大提高，近期实验室报道的功率密度已经赶超质子交换膜燃料电池（PEMFC）。与PEMFC不同，AEMFC是以氢氧离子作为电荷传导媒介，并在阳极与氢气反应生成水。研究表明，膜电极内水分布呈现：阳极-膜-阴极的水含量依次降低的趋势。阳极的高水含量阻碍了氢气的扩散，而且这种影响会在高电流密度时加重，成为制约AEMFC性能提升的瓶颈。

通过调控外部条件（温湿度、气体流量、背压等）和气体扩散层性质，虽然能够一定程度上缓解水分布的影响，但同时会增加系统的复杂性和负担。机械工程学院燃料电池团队Guiver课题组和加拿大滑铁卢大学Li课题组共同设计了一种具有自调节水含量功能的非均质催化层结构，为开发智能膜电极的研究提供了一种新思路。非均质催化层由双层孔径不同的催化层组成，从膜到气体扩散层依次呈现8 nm～150 nm渐变孔结构，研究发现这种结构在低湿时会快速吸水，高湿度时缓慢排水，即该结构具备自动的吸水、保水和排水功能，为燃料电池在实际多变的工况条件下实现高功率密度提供了有利保障。研究成果在Cell Press细胞出版社旗下高水平期刊Cell Reports Physical Science上发表，青年教师张俊锋、研究生刘洋为共同第一作者，尹燕教授、Guiver教授为共同通讯作者。

Cell Reports Physical Science是Cell Press出版集团新近推出的高影响力综合期刊，旨在发表物理、化学、能源科学、材料科学以及交叉学科领域中的重大研究进展。（文/天津大学）