近日，大連化物所醇類燃料電池及復合電能源研究中心孫公權研究員和王素力研究員團隊在質子交換膜燃料電池多孔電極界面結構研究領域取得進展。該團隊結合顯微譜學表征方法與電化學分離變量手段，在真實多孔電極環境中發現電催化劑與離聚物所形成的界面微觀結構周期性親水/疏水演變規律。

　　成本是質子交換膜燃料電池商業化應用面臨的挑戰之一，隨著燃料電池出貨量的日益增加，催化劑將成為最大成本占比，因而降低貴金屬催化劑載量成為目前質子交換膜燃料電池的研究重點。當催化劑在多孔電極中的載量從0.4 mg cm-2降至0.05 mg cm-2甚至更低時，催化劑/離聚物界面區域的局部傳質阻抗將急劇上升，進而導致低載電極性能無法到達高載電極同等水平。研究催化劑/離聚物界面結構與物質傳輸性能間的構效關系，對闡明局部傳質阻抗產生原因，設計構建低成本電極至關重要。

　　該團隊在前期電極界面結構及物質傳輸研究基礎（Nano Energy, 2019, 65: 104048; J. Mater. Chem. A, 2020, 8: 1113; J. Mater. Chem. A, 2017, 5: 15260）上，創新性地利用Cs離子交換染色技術，結合STEM顯微成像分析，實現了多孔電極中離聚物（Nafion）/Pt界面微觀結構的精細表征。進一步結合化學吸附脈沖滴定與電化學變量分離方法，發現該Nafion/Pt界面層中質子/氧傳輸性能呈現出周期性演變規律?；谠撘幝煞治?，首次在納米尺度建立了界面層中離聚物親水相和疏水相交替暴露的界面模型。該研究的發表將促進質子交換膜燃料電池高性能低鉑電極的發展，為實現其低成本商業化應用奠定理論基礎。

　　該研究成果發表在《納米能源》（Nano Energy）雜志上，博士研究生孫瑞利和夏章訊副研究員為共同第一作者。該研究得到國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金重大研究計劃集成項目、中國科學院戰略重點研究計劃項目等資助。