Rede de ligação de hidrogênio mediada por líquido iônico: um caminho para PEMFCs de alta eficiência com locais ativos desbloqueados de catalisadores PT/C

A forte adsorção dos grupos sulfonato de ionômero (-SO3-) em nanopartículas de platina (Pt) dificulta significativamente a atividade catalítica e o transporte de massa na interface PT/ionômero, comprometendo a eficiência da reação do eletrodo nas células de combustível de membrana de troca de prótons (PEMFCs). Aqui, reconstruímos a rede de ligação de hidrogênio usando um líquido iônico estruturado tridimensional funcionalizado por hidroxil (IL), para mitigar efetivamente o envenenamento por ionômero e a desbloqueio de locais ativos adicionais de conjuntos de eletrodos de membrana baseados em catalisador de Pt/C (medidas). É proposto um mecanismo de promoção tripla: aumentando a condutividade de prótons através da rede de ligação de hidrogênio estendida, melhorando o transporte native de oxigênio através da redução da densidade de ionômero na superfície do PT através das interações de ligação de hidrogênio entre o centro de IL e -So3- e o aumento da atividade catalítica, pressionando o D-Band-Band e o enfraquecimento da ligação PT-O. Esse mecanismo é rigorosamente verificado por meio de caracterizações in situ e ex-situ, simulações de dinâmica molecular e cálculos da teoria funcional da densidade. Como resultado, medido integrado ao catalisador Pt/C modificado por IL (IL-PT/C) exibe um aumento de 1,0 vezes na atividade de massa (0,220 vs. 0,112 a/mgpt), uma redução de 47,3% na resistência à pressão. alcançando uma notável densidade de potência de 1,54 W/cm2 (H2/ar). Essa estratégia de modificação da IL apresenta uma abordagem racional para otimizar a interface PT/ionômero e melhorar o desempenho do PEMFC.