直接甲酸燃料電池(DFAFCs)具有高功率密度，探索用于電化學甲酸電氧化(FAO)的穩(wěn)健催化劑對于DFAFC的廣泛應用至關(guān)重要。然而，許多具有有吸引力的催化劑的電極由于緩慢的CO2氣泡生成和解吸步驟而限制了其質(zhì)量傳輸。為了促進FAO并提高DFAFC性能，重慶大學廖強和朱恂等通過在碳紙上沉積蕨形鈀納米結(jié)構(gòu)陣列(Pd-nanoarray@CP)，構(gòu)建了一種超疏氧電極。一方面，高度有序的Pd納米陣列可以促進質(zhì)量和電荷傳輸；另一方面，由于形成的一維蕨形葉片的高度粗糙表面可以減少固體電極與氣泡之間的接觸面積，從而實現(xiàn)快速釋放氣體的低粘附力。并且研究人員通過控制催化劑負載量成功優(yōu)化了ESCA值和FAO活性，獨特的納米陣列結(jié)構(gòu)可以促進質(zhì)量傳輸和氣泡離開。因此，Pd-nanoarray@CP電極的質(zhì)量活度為210.3 mA mgPd-1和比活度為1.0 mA cm-2，分別是堿性Pd-black@CP電極的1.6倍和4.9倍。此外，還證明了所制備的電極具有相對較低的充電電阻和穩(wěn)健的穩(wěn)定性。得益于高催化活性、易傳質(zhì)和快速釋放氣泡，在1.0 M甲酸和300 μL min-1條件下獲得了35.8 mW cm-2的峰值功率密度，是Pd-black@CP陽極燃料電池的1.5倍。這項工作揭示了所提出的Pd-nanoarray@CP在酸性介質(zhì)中用于FAO反應的潛力，這證明DFAFC具有商業(yè)上可行的巨大潛力。
Novel Superaerophobic Anode with Fern-Shaped Pd Nanoarray for High-Performance Direct Formic Acid Fuel Cell. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202201872
