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據國外媒體報道：離子液體（Ionic liquids, ILs）的相關研究表明其具備潛力成為催化層中的添加劑，加快質子交換膜燃料電池的氧化還原反應。然而，需要對離子液體在復雜的催化劑層中扮演的角色，特別是在膜電極實際運行環境中的作用有基本的了解，以便合理設計高耐久性、高活性的鉑基催化劑。
圖1離子液體對碳載體孔隙結構中質子和氧氣傳輸行為的影響
近日，美國加州大學Iryna V. Zenyuk課題組探索了三種咪唑衍生的離子液體，其具備高質子導電性和高氧溶解度等特性，并將它們加入到了高表面積的炭黑載體中。揭示了經過離子液體改性的催化劑的物理性質和電化學性能之間的相關性，為離子液體在改變催化劑層界面親水性/疏水性相互作用方面的作用提供了直接證據。相關論文已發表在國際知名雜質Nature communications上。
通過優化界面設計得到的催化劑在H2/O2測試條件下，0.9 V電壓下的質量活性達到了347 A g?1Pt，在測試背壓為1.5 bar的H2/air條件下，功率密度為0.909 W cm?2。在0.8 A cm?2的電流密度運行條件下，經過3萬圈加速應力測試循環后，電壓僅下降了0.11 V。這種性能歸功于離子液體的加入,使得埋在孔內的鉑能夠與氧氣和質子接觸發揮催化活性，從而大幅提高鉑的利用率。
論文下載鏈接如下：
https://www.nature.com/articles/s41467-022-33895-5