近日, 中國科學院大連化學物理研究所醇類燃料電池及複合電能源研究中心研究員孫公權與王素力帶領的團隊在燃料電池與超級電容器複合電源研究方面取得新進展, 相關研究結果發表在ACS Energy Letters上.
目前, 大多數化學電源難以同時兼具高功率密度與高能量密度: 燃料電池能量密度高, 但由於液體燃料電氧化與氧電還原反應動力學過程慢, 導致其功率密度較低; 而超級電容器功率密度較高, 但受限於電極活性材料比容量, 其能量密度較低. 本工作中, 付旭東, 夏章訊等創新性地設計並構築了一種基於贗電容材料聚苯胺和電催化材料Pt/C (陰極) 或PtRu/C (陽極) 的新型雙效電極, 藉此構建了原位直接甲醇燃料電池與超級電容器複合電源. 該複合電源藉助聚苯胺在陰極 (氧電還原反應) 與陽極 (甲醇電氧化反應) 電位區間可發生氧化/還原態轉變的特性, 實現了超級電容器原位自充電. 得益於聚苯胺快速的贗電容放電特性, 複合電源的脈衝放電性能大幅提升, 單體電池功率密度可達4kW/kg, 較傳統直接甲醇燃料電池提高了80%以上. 同時, 甲醇的持續供給保障了複合電源的高能量密度. 該工作闡釋的贗電容與電化學反應耦合機製為下一代高比特性化學電源提供了新的研究思路.
上述研究工作得到國家重點研發計劃, 國家自然科學基金的支援.
