聚合物电解质燃料电池(PEFC)技术已经发展到商业化阶段，越来越多的汽车制造商宣布了新的基于PEFC的轻型和重型汽车。然而，这种系统的耐用性和成本仍然是一个挑战。使用能源部(DOE)对轻型汽车80-kWnet电堆的成本细分，贵金属电催化剂的成本几乎保持不变，因为生产速度提高到每年0.5M PEFC电堆。电催化剂的成本相当于80-kWnet轻型汽车电堆的31%。来自美国加州大学的学者研究了不同相对湿度和不同进气类型下聚合物电解质燃料电池催化剂降解的非均匀性。在空气和氮气环境中，对4种膜电极组件(MEA)在干湿条件下进行了3万平方电压循环的加速应力试验(AST)。在氮气环境AST中，由于恒定的上限电位为0.95V和明显的水分含量，MEA在潮湿条件下的电化学活性面积损失最大。AST在潮湿条件下的平均Pt粒径大于干燥条件下的平均Pt粒径，且平板下的Pt粒径一般大于沟道下的Pt粒径。AST在两种条件和气体环境下的观察表明，水含量促进了Pt颗粒的长大。在潮湿和空气环境下，AST在入口与出口和沟道与平板之间的Pt粒径增长差异最大，这可以归因于出口和陆下的含水率比入口和沟道下的含水量更大，这可能是因为在潮湿条件下，AST在入口和出口以及沟道与平面之间存在巨大的差异。从X射线荧光实验来看，铂颗粒尺寸增大是一种局部现象，因为铂在整个MEA中的载量保持相对均匀。相关文章以“Probing Heterogeneous Degradation of Catalyst in PEM Fuel Cells under Realistic Automotive Conditions with Multi-Modal Techniques”标题发表在Advanced Energy Materials。PEM的英文全称为proton exchange membrane或者polymer electrolyte membrane，翻译成中文就是质子交换膜和聚合物电解质膜。论文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202101794