综述：高温甲醇燃料电池的材料挑战与进展

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Material Challenges and Developments for High-Temperature Methanol Fuel Cells

直接甲醇燃料电池（DMFCs）大规模应用受限于阴极催化剂活性不足、传统膜材料耐温性差及甲醇渗透问题，通过开发高活性阴极催化剂（如铂基材料）和聚苯并咪唑（PBI）膜材料，可将工作温度提升至200°C，同时解决材料稳定性与渗透缺陷。

　　

尽管直接甲醇燃料电池（DMFCs）在为移动设备和固定设备提供可持续电力方面具有显著价值，但其大规模应用仍面临诸多挑战。DMFCs的工作原理是在阳极进行甲醇氧化（MOR）反应，在阴极进行氧气还原（ORR）反应，这两个反应室由离子导电膜隔开。由于阳极反应（MOR）涉及六个电子，导致反应动力学较慢，再加上传统膜材料在温度稳定性和甲醇透过性方面的限制，这些因素阻碍了DMFCs的广泛应用。此外，膜材料的耐温性能也限制了燃料电池的工作温度，而实际上提高工作温度可以克服阳极反应的动力学瓶颈。鉴于DMFCs在大规模应用中对可持续能源基础设施的巨大潜力，本文综述了在材料开发方面的相关研究和进展，旨在开发出活性高、耐用性强且稳定的阳极催化剂和膜材料，从而将燃料电池的工作温度范围提升至200°C。该综述重点介绍了金属间化合物作为阳极材料的优异催化性能，并介绍了聚苯并咪唑类简单且模块化的膜材料。