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2025 article

A Molecule Assembly Route to Simultaneously Detoxify Platinum Sites and Disentangle Reactant Transport Paths in Proton Exchange Membrane Fuel Cells

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Résumé fourni par la source

Substantially reducing the platinum (Pt) usage is essential for large-scale application of proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs), a key hydrogen-energy technology promising a carbon-neutral future. Currently, the low-Pt PEMFCs suffer from sluggish reaction and transport kinetics in the cathodic catalyst layers (CCLs) caused by the adsorption of perfluorinated sulfonic acid (PFSA) ionomers to Pt via the side chains and the accompanying uneven PFSA aggregation. Herein, we demonstrate, through detailed physical and electrochemical characterizations and molecular dynamics simulations, that β-cyclodextrin with a unique chemical and geometric structure can effectively address these issues through a molecule assembly route. On one side, β-cyclodextrin forms a hydrogen-bonded molecular assembly with PFSA, which effectively mitigates sulfonate poisoning to Pt, produces ordered hydrophilic domains for rapid proton transport, and at the same time increases the porosity crossing CCL. On the other side, the hydrophobic β-cyclodextrin nanocavities provide ideal O 2 diffusion paths. The thus formed CCL and Pt/ionomer interface with enriched catalytic sites, and well-segregated and ordered O 2 and proton transport channels, remarkably boost the fuel cell performance.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
A Molecule Assembly Route to Simultaneously Detoxify Platinum Sites and Disentangle Reactant Transport Paths in Proton Exchange Membrane Fuel Cells
Date Crossref
02/06/2025
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude et ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Institutions déclarées

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Sujets associés

Fuel Cells and Related MaterialsElectrocatalysts for Energy ConversionAdvanced battery technologies research

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