氢燃料电池作为一种清洁、高效的能源转换技术，在能源转型和新能源汽车领域具有广泛的应用前景。然而，传统氢燃料电池在稳定运行时，催化剂层中的质子传导率、反应物和产物的浓度分布存在不均匀性。针对这一问题，研究团队提出了分级催化剂层的设想。
分级催化剂层，顾名思义，是指在催化剂层中实现成分的非均匀分布。这种设计理念有助于优化催化剂层的性能，提高能量转换效率，延长电池寿命。本文主要针对质子交换膜燃料电池（PEMFCs）的阴极分级催化剂层展开研究。
研究发现，分级催化剂层在以下两个方面具有显著优势：
1. 提高能量转换效率：通过优化催化剂层的成分分布，有效降低了电池内阻，提高了氢燃料电池的能量转换效率。
2. 延长电池寿命：分级催化剂层有助于减少电池内部的物质传输阻力，降低电池衰减速度，从而延长电池寿命。
然而，要实现分级催化剂层的广泛应用，还需解决以下两大挑战：
1. 制造工艺：研究团队指出，开发适用于工业生产的制造技术是当务之急。目前，相关工艺尚不成熟，有待进一步研究。
2. 性能表征：为了更好地研究和应用分级催化剂层，需要开发合适的检测和表征技术，以准确评估催化剂层的性能。
作者简介：
Matthew Brodt是于利希研究中心“电化学氢化循环”团队的负责人，专注于氢能技术和燃料电池研究。
参考文献：Marc Ayoub et al，Review—Graded Catalyst Layers in Hydrogen Fuel Cells - A Pathway to Application-Tailored Cells 2024 J. Electrochem. Soc. 171 094503.DOI: 10.1149/1945-7111/ad73a7
