燃料电池(Fuel cell)是一种高效、清洁的设备，可以通过电化学方法将氢气、碳氢化合物等燃料的化学能直接转化为电能。与燃烧发电技术相比，其效率大大提高，其温室气体排放量也大大减少。因此，燃料电池被认为是可持续能源发展最有前途的能源转换策略。燃料电池技术可以根据电解质的性质进行分类，包括低温质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、高温熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池。氢能的利用主要依靠燃料电池技术，氢气是最理想的燃料，是研究的主流方向。
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[1]燃料电池用阴离子交换膜:最新技术与展望
先进能源材料，2022.06.02
https://doi.org/10.1002/aenm.202200934
燃料电池技术是一种实现碳中和的清洁能源发电方式。虽然质子交换膜燃料电池已初步进入商业化阶段，但其高昂的成本仍然阻碍了它的广泛应用。使用阴离子交换膜的燃料电池是PEMFC的有前途的替代品，因为它们可以以较低的成本达到相同的性能。近日，《先进能源材料杂志》发表了一篇综述文章，总结了聚合物基高性能AEM制造的最新趋势，并确定了未来方向。由于确保聚合物在强碱性条件下的耐久性是AEM燃料电池发展中最关键的问题，本文主要介绍制备具有化学稳定性、机械稳定性和高离子电导率的聚合物的策略。
[2]超支化磺化苯基聚苯乙烯离聚物的非共形颗粒作为质子交换膜燃料电池催化剂层中的质子传导通道
列特能源公司。, 2022.05.24
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.2c01038
催化剂层中差的电化学动力学、高离子电阻和高传质电阻是导致使用烃基质导电离子聚合物的质子交换膜燃料电池性能差的主要参数。最近，研究人员设计了一种新的催化剂，通过添加无量纲可溶胀的非共形超支化磺基苯基离聚物颗粒，在基于烃离聚物的CL中引入了质子传导的直接路径，从而将CL的离子电阻降低了8倍，并将催化剂的质量活性提高了71%。与最先进的基于烃离聚物的0.6v CL相比，该催化剂具有高催化活性。当在基于全氟磺酸离聚物的PEMFC使用时，它也显示了加入HB-sPPT-H+离聚物颗粒的益处。这些结果消除了烃类离聚物具有气体渗透性和电化学活性局限性的普遍看法，为开发全烃PEMFC离聚物开辟了一条新的途径。
[3] AgNPS @ Fe-NC用作阴离子交换膜燃料电池的氧还原催化剂
纳米能源，2022.06.07
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107466
阴离子交换膜燃料电池反应条件温和，阴极氧还原使用无铂催化剂，是一种很有前途的清洁能源设备。开发性能优异的无铂ORR催化剂对AEMFC仍具有重要意义。在这里，我们构建了一个复合催化剂的银纳米粒子周围的原子分散铁纳米多孔碳。Ag NPs @Fe-NC表现出优异的ORR性能和增强的耐久性，在碱性条件下其半波电位明显高于Ag NPs -NC和Fe-NC对应物。令人印象深刻的是，基于Ag NPs @Fe-NC的AEMFC不仅具有0.848 W·cm-2的超高峰值功率密度，而且在H2/空气系统中具有200小时的长期耐久性，明显优于基于Fe-NC的AEMFC和基于Ag NPs -NC的AEMFC。密度泛函理论计算进一步揭示了银纳米颗粒和铁纳米颗粒对ORR的协同效应。简而言之，这项工作为发展高活性和稳健的Pt ORR-free催化剂提供了一种新的途径。
[4]受体掺杂剂在设计用于可逆固体氧化物燃料电池的高度稳定和相容的质子传导电解质中的关键作用。
能源环境。Sci。, 2022.05.31
https://doi.org/10.1039/D2EE01104B
质子导电电解质因其在中温下具有较高的离子电导率而受到越来越多的关注，因此可以应用于低成本、高能效的固体氧化物燃料电池。然而，B位掺杂剂对掺杂钡铪铈电解质材料性能的影响尚未得到系统研究，尤其是在单电池工作条件下。最近，研究人员开发了一系列质子传导电解质，其通式为BaHf0.1Ce0.7R0.2O3δ。结果表明，电导率、离子迁移数、对蒸汽和CO2的化学稳定性以及在烧结过程中与NiO的相容性都与掺杂剂尺寸密切相关。特别地，发现与NiO的反应强烈影响电解质的性质，从而影响电池性能。在所有测试的组合物中，BaHf0.1Ce0.7Yb0.2O3δ表现出优异的化学稳定性和对NiO的最小反应性，这与基于密度泛函理论的计算和预测结果一致。此外，基于优化的电解质组成BHCYb172的质子传导可逆固体氧化物电池显示出优异的性能和稳定性，在600℃下在燃料电池模式下实现1.74 W·cm-2的峰值功率密度，或者在600℃下在蒸汽电解模式下实现2.0a·cm-2的高电流密度，同时保持超过1000小时的优异耐久性。
[5]低浓度高价铱位实现高效稳定的酸性水氧化。
列特能源公司。, 2022.06.06
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.2c00578
电解可再生能源的组合对绿色制氢及其在深度脱碳中的应用非常重要。电解效率受到析氧反应的限制，这就要求质子交换膜电解催化剂具有高效、低成本和酸稳定性。最近，研究人员设计了一种含三氧化铱-钨的催化剂，具有高活性和强酸稳定性。预计高价铱原子是OER的活性中心，它们可以稳定在WO3基质中。实验表明，Ir:WO3/Ir催化剂在10ma·cm-2电流下达到13.8 mg-1 IR的高质量活性，并且在0.5 M H2SO4中稳定32天。这种性质来自稳定的高价Ir位，它具有最好的氧结合能。这一工作为获得低成本、耐用、高效的OER催化剂提供了有效的策略，为扩大质子交换膜电解槽的应用提供了可能。
[6]H _ 2预处理对Pt _ 1/CO _ 3 O _ 4 CO PROX性能的促进作用:第一性原理微观动力学分析
ACS应用程序。接口，2022.06.08
https://doi.org/10.1021/acsami.2c00775
负载在氧化钴上的原子Pt是一种很有前途的CO优先氧化催化剂，但其催化效果取决于其表面预处理。最近，研究人员通过基于第一性原理的综合微观动力学分析，研究了Co3O4负载的单个Pt原子上的CO PROX反应机理。发现合成的Pt1/Co3O4界面在较宽的低温窗口内被Co中毒，导致其反应活性较低。H2预还原可有效降低CO中毒效应，暴露表面的CoCo二聚体位点，形成非竞争性Langmuir-Hinshelhood机理。此外，表面的H原子通过“扭曲”机制帮助O2解离，避免了由于O2直接解离而需要克服的高势垒。微观动力学分析表明，氢原子辅助途径可以提高H2预处理样品表面的低温活性和选择性。
[7]聚苯并咪唑功能化碳载体上的氮掺杂PtNi催化剂用于聚合物电解质膜燃料电池中的氧还原反应。
ACS应用程序。接口，2022.06.06
https://doi.org/10.1021/acsami.2c05717
PtM合金被认为是一种很有前途的氧还原反应催化剂，被认为可以替代纯Pt催化剂用于质子交换膜燃料电池的商业化。尽管在过去的三十年里取得了很大的进步，但在实际应用中，PtM催化剂的性能和耐久性仍然面临着严峻的挑战。用含氮基团官能化催化剂碳载体可以在其表面增加电荷，这可以用于构建更完整的离聚物/催化剂界面，以减小催化剂粒度并改善粒度分布。PtNi催化剂的氮化可以通过改变晶格应变有效地提高催化剂的活性和稳定性。最近，研究人员使用Vulcan XC72碳接枝聚苯并咪唑作为催化剂碳载体，并对PtNi进行氮化，开发出PtNiN/XC72-聚苯并咪唑催化剂。PtNiN/XC72-PBI催化剂表现出优异的燃料电池膜电极组件性能和良好的催化剂稳定性。这项工作提供了一种新的方法和一种很有前途的途径来开发这种协同方法的催化剂-即催化剂结构的氮掺杂改性和碳载体的聚苯并咪唑功能化，以实现高性能和耐久性。
【8】Pt纳米颗粒和碳层的封装策略真的能保证燃料电池中的高活性和持久电催化吗？
ACS催化公司，2022.06.03
铂是商用质子交换膜燃料电池的关键部件，可以降低阴极氧还原反应的能量成本。除了在提高其初始活性方面取得重大进展之外，确保催化剂的持久性是成功实现PEMFC的下一个挑战。为了应对这一挑战，据报道，铂纳米颗粒被薄的碳或二氧化硅层包裹，以减少铂的降解。然而，被表面封闭的Pt NPs的结果出乎意料地相似，甚至具有更好的催化活性。这也引起了人们对其催化位点的性质和耐久性延长的起源的根本兴趣。为了回答这些问题，最近，研究人员研究了碳封装Pt NP的ORR和甲醇氧化活性是碱性AEM燃料电池商业化的瓶颈。已经开发了各种方法来制备具有高离子电导率、优异的机械性能和碱稳定性的AEM。其中，对各种商用聚合物进行改性是一种简单有效的方法。为了拓宽商业聚合物基AEM的种类，研究人员最近通过缩醛化制备了一系列聚基AEM。PVA-FBMPx -TPAz膜在80℃下实现了高达200.4 mS·cm-1的OH-电导率，具有适当的吸水性和低溶胀率。此外，在H2 /O2燃料电池测试中，获得了982 mW·cm-2的高峰值功率密度。
