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高温质子交换膜燃料电池（HT-PEMFCs）被视为替代传统化石燃料技术的有力候选者，特别是在航空等无法使用重型或大型冷却系统的领域中展现出巨大潜力。然而，一个严峻的挑战在于，材料降解问题严重影响了电池在预期使用寿命内的性能稳定性。尽管当前已有关于HT-PEMFC降解现象的研究报道，但对于已使用的HT-PEMFC膜电极组件（MEAs）的事后深入分析仍相对匮乏。
本研究聚焦于通过模拟160°C条件下的启动/停止操作，深入探究HT-PEMFC性能衰退的根源。研究团队采用了一系列互补的物理化学与电化学技术手段，对其中一个MEA进行了详尽的表征，旨在准确识别并深入理解其降解机制及其成因。值得注意的是，这种启动/停止操作模式（涉及共流气体反应物）导致了显著的降解不均匀现象，为进一步的研究和优化提供了重要线索。
研究揭示，阳极铂纳米颗粒的迁移、团聚及脱落现象，主要归因于高比表面积碳载体的功能化处理及其在高温环境下的腐蚀效应。具体而言，阳极的电化学表面积（ECSA）在电池入口区域保持稳定，但在出口区域则出现显著增长，这一变化与阴极催化剂的不均匀降解紧密相关。
在高温氧化环境中生成的Ptz+离子倾向于在电池出口处聚集，并在穿越PBI膜后，于局部区域或阳极表面重新沉积，从而导致阴极ECSA在入口区域出现明显下降。此外，研究还指出，由于氧气传输效率及磷酸浓度分布的不均匀性，初始的PtNi合金催化剂中的镍元素发生了剧烈的溶解现象。
作者M. CHATENET Marian 是格勒诺布尔国立理工学院的教授，《电源杂志》编辑，以及CNRS氢能联盟的联合主席。他在电化学领域拥有丰富的研究成果，获得多项荣誉，与工业和学术界有广泛合作。截至2023年，发表190篇论文，h因子53，引用超9000次。
CitationAxelle Baudy et al 2024 J. Electrochem. Soc. 171 104513
DOI 10.1149/1945-7111/ad8599
文章标题：Post mortem Study of Catalyst Degradations Occurring in High-Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cells Upon Start-Stop Operation
本文由氢能助手提供
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