随着化石燃料短缺和环境污染日益严重，人们迫切需要清洁高效的能源。直接甲酸燃料电池（DFAFC）是最有前途的能量转换系统之一，由于其理论能量密度高，工作温度低且易于管理，因此受到了广泛的关注。开发用于甲酸氧化（FAO）的先进电催化剂是将直接甲酸燃料电池商业化最关键的步骤。近日，天津大学Cheng Zhong等通过不对称复制易溶液晶模板的双连续立方相结构，电沉积合成了具有周期性有序介孔的钯膜。该钯膜具有最佳的介孔结构，并结合了最大的周期性和最高的有序度，电化学活性表面积为90.5 m2g–1，对FAO的电催化能力为3.34 A mg–1，分别是商用Pd/C催化剂的3.8和7.8倍。此外，该钯膜介孔的周期性区域和有序度可以通过控制电沉积过程的温度和电势来调控。一套相应的钯催化剂在固有的FAO催化电流和活性表面积之间表现出近乎线性的正比例关系，这在以前的研究中很少出现。该钯膜材料出色的电催化性能归因于互连的介孔可及性的增强以及介孔率优化后的质量传输动力学。进一步实验发现，该周期有序的钯膜使标准甲酸燃料电池相对于商用Pd/C催化剂的最大电流和功率密度分别提高了4.3和2.4倍。
Jia Ding, Zhi Liu, Cheng Zhong*, et al. Tunable periodically ordered mesoporosity in palladium membranes enables exceptional enhancement of intrinsic electrocatalytic activity for formic acid oxidation. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201914649
