Membraanelektrode-assemblage is het kernonderdeel van protonenuitwisselingsmembraanbrandstofcellen (PEMFC's). Echter, het hoge verbruik van platina en de slechte duurzaamheid van door koolstof ondersteunde platina-nanodeeltjes (Pt/C) in de conventionele kathode verbieden de grootschalige commercialisering van brandstofcelvoertuigen.

Onlangs, een groep onder leiding van Prof. Shao Zhigang en Hou Ming van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academy of Sciences (CAS), in samenwerking met Prof. Wu Gang van de State University van New York in Buffalo, ontwierp een zeer duurzame biomimetische nanotrogelektrode voor PEMFC's. De elektrode is een nanotrogachtige katalysatorlaag (NTCL) met een lage Pt-belasting en verbeterde duurzaamheid.

Deze studie is gepubliceerd in Toegepaste Katalyse B:Milieu op 1 juli

De onderzoekers gebruikten een gemakkelijke, door een sjabloon ondersteunde methode om de nanotrogkatalysatorlaag te construeren door middel van elektrospinning en magnetronsputteren.

Ze observeerden het water in situ gevormd op de Pt nanotrough-elektrode en conventionele Pt/C-elektrode door de omgevingsscanning-elektronenmicroscopie (ESEM), die een soortgelijk waterafstotend mechanisme van de Pt nanotrough-elektrode met grasachtige planten verifieerde.

De Pt nanotrough-katalysatorlaag realiseerde een effectief waterbeheer dankzij de biomimetische architectuur en het anisotrope oppervlak.

"We bereikten een piekvermogensdichtheid van 22,26 W mgPt ^-1 met een platinalading van 42 μg cm ^-2 in de kathode, die 1,27 keer hoger was dan de conventionele Pt/C-elektrode, " zei prof. HOU.

Verder, ze bereikten een ultrahoge duurzaamheid in de versnelde stresstests. "Dit kan worden toegeschreven aan een zelfgenezend mechanisme waarbij Pt-oplossing en herafzetting betrokken zijn, " zei prof. SHAO.