近日，我所燃料电池研究部醇类燃料电池及复合电能源共性核心技术研究组（DNL0311组）王素力研究员和孙公权研究员团队，在基于合成气的高温聚合物电解质膜燃料电池（HT-PEMFC）应用基础研究方面取得新进展，团队通过梯级电化学微环境设计，实现了宽范围一氧化碳（CO）比例（0至100 vol.%）的合成气在温和条件下的直接电化学转化，该工作为开发多源燃料驱动的燃料电池系统提供新思路。
以合成气为代表的多源泛氢燃料（包括煤制氢、裂解氢、工业副产氢等），占据了全球绝大部分氢气产能，但由于CO等杂质组分的毒化效应，无法通过传统聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）直接利用，阻碍了氢能与燃料电池技术的商业化发展。
本工作中，研究团队通过引入低温条件下具有高效CO氧化活性的单原子铑氮碳（RhNC）催化剂，结合燃料电池铂（Pt）纳米粒子催化剂，并基于磷酸电解质对两类催化剂及其活性反应过程的不同影响机制，精准调控了CO与氢电化学氧化反应的亲疏酸反应微环境，强化了CO和氢在多孔电极内的传输、吸附与反应过程。实验结果表明，该设计提升了HT-PEMFC对CO的耐受性，实现了合成气在HT-PEMFC中的直接利用，峰值功率密度在10 vol.% CO含量下仅下降19%，较传统HT-PEMFC提高2.5倍，在纯CO燃料下仍能保持稳定的放电输出。这一成果为简化燃料电池系统、提升可靠性、降低成本提供了新途径，有望推动HT-PEMFC技术的商业化应用。
相关研究成果以“A syngas-powered high temperature polymer electrolyte membrane fuel cell with hierarchically electrode micro-environmental design”为题，发表在《应用催化B：环境与能源》（Applied Catalysis B: Environment and Energy）上。该工作的第一作者是我所DNL0311组夏章讯研究员和张晓明副研究员。相关工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。（文/图 夏章讯、张晓明）
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.125282
DICP科普一下∣多源泛氢燃料
