Small Methods：石墨烯氣凝膠在燃料電池中的首次成功應用

最新 08-12

燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置，又稱電化學發電器。降低重量，提高質量功率密度一直是低溫質子膜燃料電池研究領域中的備受關注的要點與難點。具體到直接甲醇燃料電池，避免甲醇穿越質子交換膜也是研究的一個重點。為了避免甲醇穿越質子交換膜，傳統的直接甲醇燃料電池只能用1-2 M 的低濃度甲醇作為燃料，從而大大降低了其輸出功率。此外，甲醇的毒性嚴重影響此類燃料電池的民用。

近日, 英國Northumbria University 的Terence (Xiaoteng) Liu博士課題組和浙江大學高超教授課題組合作成功將石墨烯氣凝膠應用在了直接甲醇燃料電池中。此項工作利用石墨烯氣凝膠良好的導電性能，優異的機械性能，高催化劑負載性能和超輕的質量，用石墨烯氣凝膠替代傳統燃料電池中的兩個重要組建---電極板和氣體擴散層，大大降低燃料電池重量的同時將燃料電池的質量功率密度提升了3倍。石墨烯氣凝膠具有特殊的選擇吸附性，即使將12M的甲醇存儲在氣凝膠中，甲醇也幾乎不會穿過質子交換膜。此外，石墨烯氣凝膠還起到了燃料存儲的作用，使得該燃料電池在無需持續輸送甲醇的情況下維持運行，從而省去了外接甲醇存儲裝置和複雜的燃料循環系統，並降低了製作成本。這項工作對燃料電池的進一步發展起到了重要的推動作用。

成果發表在Small Methods期刊上(DOI: 10.1002/smtd.201800138)。