【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】燃料電池是直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，具有環(huán)境污染小、發(fā)電效率高等優(yōu)勢(shì)。以氫為燃料的燃料電池?zé)o碳排放，對(duì)從源頭上控碳、減碳起到重要作用。近年來，燃料電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程飛速發(fā)展。然而，關(guān)于廢棄燃料電池回收的研究處于較為匱乏的階段。為完全回收燃料電池中的貴金屬催化劑和離聚物，膜電極需要經(jīng)過破碎并使用溶液將相應(yīng)的材料分離。在該過程中，氣體擴(kuò)散層參與膜電極的回收，使得在電池中老化速度慢的氣體擴(kuò)散層不能重復(fù)使用，并會(huì)在回收貴金屬和離聚物過程中產(chǎn)生大量的各類消耗如溶劑等。
 

　　中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所周小春團(tuán)隊(duì)制備了由碳納米管互穿網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的獨(dú)立式微孔層。與傳統(tǒng)的微孔層相比，這種獨(dú)立式微孔層直接成型而不需要涂敷在氣體擴(kuò)散層的大孔基底(一般為碳紙)上?；ゴ┚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為這種獨(dú)立式微孔層提供了高強(qiáng)度、高透氣性、高導(dǎo)電性和高平整度等優(yōu)異的物理性質(zhì)，因此該獨(dú)立式微孔層表現(xiàn)出優(yōu)異的電池性能(峰值功率達(dá)1.35 W cm-2)并能大幅促進(jìn)燃料電池的可持續(xù)性。該微孔層適用于碳紙基底，并可適用于各種碳基和金屬基的多孔材料(峰值功率基本高于1 W cm-2)，為高可回收型基底層提供了可靠的微孔層制備方案。該微孔層降低了催化層和氣體擴(kuò)散層以及微孔層和基底層的結(jié)合，使得燃料電池的氣體擴(kuò)散層能夠在膜電極壽命到期后重復(fù)利用，將氣體擴(kuò)散層的壽命延長至138倍(峰值功率衰減8.2%)。使用該獨(dú)立式微孔層組裝的膜電極在回收過程中，氣體擴(kuò)散層(除陰極微孔層)不需要參與貴金屬催化劑和離聚物的回收，因而回收中的各種消耗減少(大于90%)。
 

　　相關(guān)研究成果以A Recyclable Standalone Microporous Layer with Interpenetrating Network for Sustainable Fuel Cells為題，發(fā)表在《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)上。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃與蘇州市碳達(dá)峰碳中和科技支撐重點(diǎn)專項(xiàng)等的支持。
 

圖1.廢棄膜電極的回收過程
 

圖2.互穿網(wǎng)絡(luò)的形成和獨(dú)立式微孔層的高強(qiáng)度、高透氣性
 

圖3.獨(dú)立式微孔層的燃料電池性能
 

圖4.氣體擴(kuò)散層的重復(fù)利用