燃料电池是一种高效、清洁发电的技术。特别是质子交换膜燃料电池(PEMFCs)，其依赖于氢和氧的连续电化学反应，包括燃料运输、氢分解成电子和质子、电子和质子的运输，以及它们与氧在阴极中的后续反应，从而产生水和电能，具有操作温度低、功率密度高、启动速度快、适用于不连续操作等优点，被认为是最有希望应用于汽车的候选电池。然而，质子交换膜燃料电池(PEMFCs)的更广泛的适应性受到成本和使用寿命。

有鉴于此，加利福尼亚大学卢云峰教授和上海师范大学朱建教授等人合作，通过将阳极与一层薄薄的氧化钨(WO₃)集成，制备出了具有显著增强瞬态性能和延长寿命的PEMFCs。

本文要点

1）他们设计了一种混合质子交换膜燃料电池(PEMFC)装置，采用传统的膜电极组装(MEA)结构，该结构包括两个气体扩散层(GDLs)、两个Pt/碳催化剂层和一个质子交换膜。在阳极中，GDL与Pt/碳催化剂层之间集成了一层薄的WO₃。WO₃作为燃料电池的助催化剂和催化剂载体已被广泛研究，它可以促进析氢反应，提高Pt对一氧化碳(CO)的耐受性。

2）该氧化钨薄层可用作快速反应的储氢池，除氧剂，功率需求传感器和氢离解反应调节剂，大大提高了瞬态性能，而且在不利的操作条件下提高了耐久性，延长了质子交换膜燃料电池的寿命。

3）可以以与传统PEMFC相似的成本制造此类PEMFC，但可以在系统上显着降低成本。通过使用现有的PEMFC制造基础设施和技术，可以轻松实现PEMFC的规模生产。

总之，该工作为质子交换膜燃料电池提供了更高的动力性能，更高的耐用性，更长的使用寿命以及更低成本，有望促进PEMFC的广泛应用。

参考文献：

Shen, G., Liu, J., Wu, H.B. et al. Multi-functional anodes boost the transient power and durability of proton exchange membrane fuel cells. Nat Commun 11, 1191 (2020).

DOI： 10.1038/s41467-020-14822-y

https://doi.org/10.1038/s41467-020-14822-y