福建物构所《AFM》：一种新型高性能燃料电池，快速制氢能力！

工业氢气主要采用催化水蒸气-碳氢化合物工艺生产，该工艺对烃类原料的可用性和高压要求高，排放大量温室气体，显然不适合特定用途的小规模现场制氢和未来可持续发展的规模化生产。氢气(H₂)作为一种用途广泛的原料或很有前途的能源载体在各个领域都得到了广泛的应用，但要实现高效率的氢气生产对其应用提出了巨大的挑战。

本文报道了一种新型的碱-铝/酸混合燃料电池(3AHFC)，它是由碱性阳极液中的铝阳极与酸性阴极切割而成，以相对廉价的纳米Ru纳米颗粒修饰皱缩的还原石墨烯氧化物(Ru/c-rGO)作为阴极催化剂，在提供相当高的能量密度的情况下表现出快速制氢的能力。结果表明，3AHFC可以释放高达240.6 mW cm⁻²的功率密度，法拉第效率接近99%，可以快速产生H₂(300 mA cm⁻²)。这种混合电解质氢气燃料电池还可以扩展到海水阳极或金属镁阳极，这为在恶劣甚至极端环境下现场生产氢气的可行性提供了巨大的希望。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202103248

图1.a)Ru/c-rGO的XRD图谱。b、c)Ru/c-rGO的SEM图像。D)Ru/c-rGO的TEM图像。

图2.a)不同电催化剂Ru/c-RGO、Pt/C和c-RGO在0.5M H₂SO₄中的线性扫描伏安曲线。b)该套样品在0.5m H₂SO₄中的HER Tafel曲线图。

图3.a）氢燃料的碱-铝/酸混合燃料电池示意图。

图4.a）基于Ru/c-rGO的3AHFC系统的电压与比容量的曲线图。

综上所述，本文展示了一种将碱性或中性铝阳极与酸性制氢阴极相耦合的混合电解质电化学装置，它能够以相当大的速率同步产生氢气，并产生具有相当高功率密度的电能。这种3AHFC由于具有这些非常理想的优点，可以在恶劣条件下提供应急电源的同时，在现场制氢方面具有很好的应用前景。（文：SSC）