张久俊教授简介:中国工程院外籍院士、加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士、加拿大工程研究院院士、中国化学会会士、中国化工学会会士、国际电化学学会会士、英国皇家化学会会士、国际先进材料协会会士、国际电化学能源科学院(IAOEES)主席、中国内燃机学会常务理事兼燃料电池发动机分会主任委员,现任福州大学教授、博导,福州大学材料科学与工程学院院长、福州大学新能源材料与工程研究院院长。张教授长期从事电

张久俊教授简介ღ✿:中国工程院外籍院士ღ✿、加拿大皇家科学院院士ღ✿、加拿大工程院院士ღ✿、加拿大工程研究院院士ღ✿、中国化学会会士ღ✿、中国化工学会会士ღ✿、国际电化学学会会士ღ✿、英国皇家化学会会士ღ✿、国际先进材料协会会士ღ✿、国际电化学能源科学院(IAOEES)主席ღ✿、中国内燃机学会常务理事兼燃料电池发动机分会主任委员ღ✿,现任福州大学教授ღ✿、博导ღ✿,福州大学材料科学与工程学院院长ღ✿、福州大学新能源材料与工程研究院院长ღ✿。张教授长期从事电化学能源存储和转换及其材料的研究和产业化应用开发ღ✿,包括燃料电池ღ✿、高比能二次电池公海赌赌船710app网站首页欢迎您ღ✿、超级电容器ღ✿、CO2电化学还原和水电解等ღ✿。至今已发表论文及科技报告900余篇ღ✿,编著书30本ღ✿,书章节47篇ღ✿,被引用近10万次(H-Index为142)ღ✿。目前是Springer-nature《Electrochemical Energy Reviews》SCI期刊主编ღ✿、CRC Press《Electrochemical Energy Storage and Conversion》丛书主编ღ✿、KeAi Publishing《Green Energy & Environment》SCI期刊副主编ღ✿、中国工程院院刊《Frontiers In Energy》期刊副主编ღ✿、中国化学化工出版社大型丛书《电化学能源储存和转换》及《氢能技术》主编及多个国际期刊的编委ღ✿。

研究团队与平台介绍ღ✿:为了响应和对接国家“碳达峰碳中和”重要战略决策王者荣耀伽罗吞下白色液体ღ✿,由张久俊院士领衔创建福州大学新能源材料与工程研究院(张久俊院士团队)ღ✿。研究院面向新能源产业ღ✿,研究前沿理论和先进技术ღ✿,开发核心材料与关键部件ღ✿,集成新能源系统与制备新能源装置ღ✿,培养新能源领域的工程技术与运营管理人才等ღ✿。研究院下设5个中心ღ✿,其中氢能和燃料电池中心ღ✿,主要开展电解水和燃料电池中的核心材料ღ✿、高性能催化剂以及关键部件MEA膜的研发ღ✿;先进储能和动力电池中心ღ✿,主要开展下一代高能量密度电池ღ✿,包括固态锂基电池ღ✿、钠基电池等的技术研发和产业化ღ✿;CO2捕获和还原中心ღ✿,主要开展CO2电化学还原低碳燃料生产系统的催化剂以及装置的开发ღ✿;原位技术中心ღ✿,主要依托原位测试技术为新能源材料与工程研究提供技术保障与支撑ღ✿;能源AI中心ღ✿,主要通过计算机建模和机器学习技术ღ✿,实现新能源材料与器件的快速筛选和结构设计ღ✿,以及相关机理探究和过程优化ღ✿。


(1)“力学平衡”新概念ღ✿:为了减弱SPEs中Li+传输过程中存在的Li+−聚合物间强相互作用ღ✿,现有策略主要是聚合物链的结构优化ღ✿,例如引入非锂金属阳离子(如Cu2+ღ✿、Mg2+ღ✿、Al3+)ღ✿、强电负性原子(如F)ღ✿、具有空间位阻(如甲基)或弱Li+相互作用的官能团(如酯基)ღ✿。然而ღ✿,这类策略难以从根本上显著甚至完全抵消该相互作用ღ✿。本研究提出了一种新范式ღ✿,通过构建受力平衡区(F1 ≈ F2)ღ✿,引入锚定阴离子簇对Li+施加反向作用力(F1)ღ✿,精准调控局部化学环境并显著降低Li+解耦能垒ღ✿。
(2)定向排列新结构ღ✿:针对传统SPEs中因离子迁移路径不连续且曲折导致的Li+传输动力学受限问题王者荣耀伽罗吞下白色液体ღ✿,本研究将设计的FG/ZIF-8骨架与原位聚合DOL相结合ღ✿,实现了“力学平衡”区域的定向排列ღ✿。从而构建出近乎无阻力ღ✿、连续且短程的Li+传输通道ღ✿。所得定向排列力学平衡聚合物电解质(DAMB-PE)在25 °C下表现出卓越的离子电导率(1.2 mS/cm)和高Li+迁移数(0.71)ღ✿,在已报道的SPEs中具有显著竞争力ღ✿。
(3)高性能准固态电池ღ✿:LiDAMB-PELi对称电池展现出超过2400 h的循环稳定性ღ✿,LiDAMB-PELiFePO4(LFP)准固态电池在4C倍率下循环3500次后仍保持81%的容量ღ✿,库仑效率接近100%ღ✿。在6C的高倍率下ღ✿,循环1500次后容量保持率仍能达到85%ღ✿。此外ღ✿,DAMB-PE与高电压LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)正极也表现出良好的兼容性ღ✿,在0.5C下循环400次后容量保持率为82%ღ✿。LiDAMB-PELFP软包电池同样展现出优异的循环稳定性和安全性能ღ✿。


(1)新型“外硬内软”电解质设计ღ✿:该设计通过三维含氟网络构建刚性骨架(“外硬”)提高机械性能与抗氧化性能ღ✿,同时利用锂离子-阴离子强配位形成内部柔性溶剂化结构(“内软”)确保了高离子电导率ღ✿,克服了传统聚合物电解质在机械强度ღ✿、氧化稳定性和离子电导率三方面难以兼具的困境ღ✿。
(2)新型“选择透过性”界面膜ღ✿:所设计的电解质在电池运行过程中ღ✿,会在正负极表面诱导原位形成富含多氟基团的“亲盐疏溶剂”界面层ღ✿,可有效促进稳定SEI和CEI的形成ღ✿、有效抑制溶剂在电极界面的持续分解以及副反应ღ✿,确保了高压锂金属电池的长期稳定运行ღ✿。
(3)4.6 V高压稳定准固态电池ღ✿:所开发的电解质能够完美兼容各种先进的高压正极公海赌赌船710app网站首页欢迎您ღ✿,如NCM523ღ✿,NCM622ღ✿,NCM811和LCO等ღ✿。LiNCM811准固态电池在4.5 Vღ✿、1C倍率下能够实现400次循环后保持96.3%的容量ღ✿,即使在4.6 V的高电压下ღ✿,也能实现100次循环后85%的容量保持率ღ✿,为高性能准固态电解质的设计提供全新思路ღ✿。


(1)新型仿生“基因编辑”策略ღ✿:受到“基因编辑”原理的启发ღ✿,作者提出了一种新型DEPE设计范式ღ✿,通过靶向替换含醚氧的聚合物链段为功能性异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)衍生基团ღ✿,构建了具有定制分子结构的“基因编辑”聚合物电解质ღ✿。这种设计巧妙地利用IPDI基团的环脂族空间位阻效应和电子诱导效应ღ✿,显著削弱Li⁺-聚合物氧基团的强配位作用ღ✿,同时通过氢键供体位点强化阴离子捕获能力ღ✿。
(2)新型超快Li+传导协同机制ღ✿:结合表征和分子动力学模拟等实验手段ღ✿,系统揭示了IPDI衍生基团的双重机制ღ✿。一方面ღ✿,空间位阻与诱导效应显著降低Li⁺与残余氧基的结合能ღ✿,促进Li⁺的脱离与扩散ღ✿;另一方面ღ✿,IPDI上的N–H氢键位点有效捕获TFSI⁻ღ✿,提升Li⁺解离度与迁移数ღ✿。多重协同作用显著提升了室温Li⁺电导率与迁移数ღ✿,从根本上缓解了传统DEPE中Li⁺传输迟滞的瓶颈ღ✿。
(3)万次快充超长循环准固态电池ღ✿:LiGEPELi电池展现出超过3000小时的超长稳定循环ღ✿,充分证明其在界面兼容性和枝晶及副反应抑制方面的优越性ღ✿。GEPE组装的锂金属电池能匹配多种正极(LiNi₀.₅Co₀.₂Mn₀.₃O₂ღ✿、LiNi₀.₈Co₀.₁Mn₀.₁O₂及LiFePO₄)ღ✿,组装的系列准固态锂金属电池均表现出优异的倍率与循环性能ღ✿。尤其在5C高倍率下ღ✿,LiGEPELiFePO₄电池实现了超过10000圈的超长循环ღ✿,容量保持率仍高达75%以上ღ✿,展现了在快速充电和高安全固态锂金属电池中的巨大应用潜力ღ✿,在循环性能与倍率性能上均领先于现有同类体系ღ✿。
4. Advanced Materialsღ✿:微环境调控实现聚醚电解质的高锂离子导电性ღ✿,用于高性能准固态电池


(1)新型“微环境调控”电解质设计ღ✿:作者提出了一种区别于传统聚合物结构改性的新型策略——通过在聚醚电解质中引入Ge4+位点ღ✿,调控聚合物主链周围的局部微环境ღ✿。该方法不依赖复杂的聚合物分子结构设计ღ✿,具备工艺简便ღ✿、适应性强等优势ღ✿,为突破固态聚合物电解质中Li⁺迁移能垒问题提供了新的解决路径ღ✿。
(2)新型Li+传输机制的协同增强效应ღ✿:通过结合多种表征技术与密度泛函理论(DFT)模拟计算等研究手段ღ✿,系统揭示了微环境调控的提升三重协同机制ღ✿:一方面ღ✿,它削弱Li⁺与醚氧之间的配位作用ღ✿,降低迁移势垒ღ✿;另一方面ღ✿,锚定TFSI⁻阴离子ღ✿,提高自由Li⁺浓度ღ✿;此外ღ✿,引入Ge4+基材料的自身离子通道ღ✿,为Li+迁移提供额外路径ღ✿。这一协同机制不仅提升了聚合物体系在室温下的离子导电率(1.83 mS cm−1)与高Li+迁移数(0.8)ღ✿,同时实现了对界面稳定性和电池长期循环性能的有效优化ღ✿。
(3)长寿命ღ✿、高倍率固态电池性能ღ✿:所开发的微环境调控聚醚电解质(MPPE)在LiLi对称电池中展现出超过2000小时的稳定循环ღ✿;在LiLiFePO4全电池中ღ✿,5C高倍率下循环2190次后仍保持92.1%的容量与近100%的库伦效率ღ✿。该成果验证了“微环境调控”策略在实现聚合物电解质快离子传输与界面稳定性方面的显著效果ღ✿,为高能量密度ღ✿、高倍率且长寿命的固态锂金属电池发展提供了新方向ღ✿。


(1)新型“预锂化”电解质设计ღ✿:不同于现有引入非金属位点的方法ღ✿,作者提出了通过向聚合物中引入金属位点来促进锂盐C-F断键反应ღ✿,并通过“预嵌锂”的方式再次增强上述断键反应中的电荷转移ღ✿。该策略可促进固态电解质中锂盐中C-F键的分解并进一步形成富LiF稳定SEIღ✿、构筑超长循环全固态锂金属电池ღ✿。
(2)新型负极/电解质界面稳定机制ღ✿:通过结合多种表征技术与密度泛函理论(DFT)模拟计算等研究手段ღ✿,系统揭示了富LiF SEI层的稳定机制ღ✿。研究发现ღ✿,“预锂化”策略双增强SPEs的锂盐中C-F键的分解是导致形成的SEI层中LiF比例显著升高的关键因素ღ✿。这种富含LiF成分的SEI结构在界面处展现出双重优势ღ✿:一方面ღ✿,它增强了SEI层对Li⁺的吸附能力ღ✿;另一方面ღ✿,富LiF的SEI的形成有效降低了Li⁺在界面处的迁移能垒ღ✿。这两种效应的协同作用ღ✿,有效地防止了锂离子的局部积累和锂枝晶的形成ღ✿。
(3)超长循环全固态电池ღ✿:基于“预锂化”策略所开发的SPEs使LiLi对称电池展现出超过3800小时的超长稳定循环ღ✿,LiLiFePO4全电池在2C充放电倍率下循环1200次后仍保持80%的容量ღ✿,库伦效率接近100%ღ✿。此外ღ✿,所装配的软包电池在持续运行1600小时后ღ✿,平均面容量仍高达2.41 mAh cm⁻2ღ✿。这项工作为全固态锂金属电池构筑稳定SEI提供了一种新策略ღ✿。
6. Advanced Materialsღ✿:MOF基固态聚合物电解质在全固态锂金属电池中加速锂离子传导的机理

固态锂金属电池(SSLMBs)采用固态电解质替换传统商用锂离子电池中具有挥发性的有机液态电解质并匹配锂金属负极ღ✿,可以有效提高电池的能量密度和安全性ღ✿,相关研究受到了学术界和工业界的广泛关注ღ✿。作为固态电池的重要组成部分ღ✿,固态电解质(SSE)的研究尤为关键ღ✿。其中ღ✿,固体聚合物电解质(SPEs)由于具备低成本ღ✿、灵活性ღ✿、可扩展性ღ✿、轻量化以及与电极之间的良好界面兼容性等优势ღ✿,被认为是具有商业化前景的重要选择ღ✿。目前该类电解质面临锂离子(Li+)室温电导率不足的关键挑战ღ✿。大量研究表明ღ✿,将金属有机骨架材料(MOF)引入到SPEs中形成MOF基固态聚合物电解质(MSPEs)是提高离子电导率的有效策略ღ✿。考虑到MOF的多样性及对应MSPEs结构和成分的差异性ღ✿,Li+在MSPEs中的传导机制非常复杂ღ✿,MOF对Li+传导的促进机理尚不清楚公海赌赌船710app网站首页欢迎您ღ✿,相关问题的研究和梳理是该类先
福州大学郑云教授和张久俊院士课题组分别从聚合物ღ✿、MOFღ✿、MOF/聚合物界面(MPI)和固体电解质界面(SEI)等四个方面对MSPEs中Li+加速传导机制进行了深入总结分析ღ✿。此外ღ✿,通过总结先进的表征测试ღ✿、理论计算和模拟手段王者荣耀伽罗吞下白色液体ღ✿,进一步加深了对离子加速传导机制的理解ღ✿。最后ღ✿,对该领域的主要挑战和发展前景进行了展望ღ✿。


无负极固态锂金属电池(AFSSLMBs)因其理论能量密度高ღ✿、安全性好公海赌赌船710app网站首页欢迎您ღ✿、成本低且制造工艺简化等显著优势ღ✿,被视为下一代高性能电化学储能器件的重要发展方向ღ✿。然而ღ✿,这项先进技术目前仍处于起步阶段ღ✿,相关发展尚难以满足实际应用和商业化的要求ღ✿。目前仍存在诸多挑战ღ✿,包括不稳定的固态电解质界面ღ✿、猖獗的锂枝晶生长和不良的副反应ღ✿,以及电池循环过程中不利的体积膨胀等问题ღ✿。这些问题共同导致了该体系在循环过程中普遍存在锂沉积/剥离效率低ღ✿、容量衰减快等困境ღ✿,严重阻碍了该技术的实际应用进程ღ✿。为突破该瓶颈ღ✿,亟需从新的视角深入理解其失效机制并探索优化策略ღ✿。
福州大学郑云教授/张久俊院士团队和中国科学院大连化物所陈忠伟院士首次系统性地从“有效锂损失”这一核心角度剖析AFSSLMBs面临的挑战ღ✿。创新性地提出了“有效锂损失=不可逆锂损失+迟缓锂动力学”的公式ღ✿,并以规避“有效锂损失”为主线年涌现的五类关键组件层面的先进优化策略ღ✿:包括1)先进固态电解质构筑ღ✿,2)集流体/固态电解质界面优化ღ✿,3)集流体改性ღ✿,4)先进3D锂宿主设计王者荣耀伽罗吞下白色液体ღ✿,5)先进正极调控ღ✿。最后ღ✿,文章提出了AFSSLMBs当前面临的挑战及未来的发展方向ღ✿,旨为加速该先进技术的研发进程ღ✿,推动其走向实际应用与商业化ღ✿。


钠离子电池(SIBs)由于钠资源丰富且成本低廉ღ✿,被认为是锂离子电池的可持续替代品ღ✿。然而ღ✿,钠离子(Na⁺)的离子半径更大ღ✿、质量更高ღ✿,这导致其在电极材料中的嵌入动力学缓慢ღ✿,从而导致电池能量密度低ღ✿、反应动力学迟缓ღ✿、循环寿命短及安全隐患ღ✿,亟待技术突破ღ✿。
原子层沉积(ALD)技术以其独特的纳米级精度调控能力ღ✿,为突破SIBs性能瓶颈开辟了创新路径ღ✿。其核心自限制反应特性ღ✿,能够在电极表面构筑高度均一ღ✿、超薄的功能性涂层ღ✿。这一设计巧妙兼顾多重效益ღ✿:在显著降低无效质量ღ✿、提升能量密度的同时ღ✿,更能通过精准的纳米结构有效加速离子传输ღ✿、强力抑制电极体积膨胀及副反应ღ✿,从而大幅提升电极的结构与界面稳定性ღ✿。近年来ღ✿,ALD在SIBs领域的应用呈现迅猛发展态势ღ✿,尤其在正极优化方面取得显著成果ღ✿,但系统性研究的深度与广度仍有待拓展ღ✿。
近日ღ✿,福州大学郑云教授/张久俊院士团队首先深度聚焦ALD涂层在实现高性能钠离子电池电极/电解质材料中的关键作用机制ღ✿,系统解析总结了该技术近年来在构筑高性能负极ღ✿、正极和固态电解质材料中的前沿创新应用ღ✿,并前瞻性探讨其面临的核心技术挑战与商业化前景ღ✿,旨在为钠离子电池技术的加速发展注入强劲创新动能ღ✿。


金属锂具有超高的理论容量(3860 mAh g−1)和极低的氧化还原电位(−3.04 V vs. 标准氢电极)ღ✿,被认为是在高能可充电电池中替代石墨负极的终极负极材料ღ✿。然而ღ✿,由于锂金属负极的不稳定性和高反应性ღ✿,相应的锂金属电池面临着安全性低ღ✿、循环寿命短等问题ღ✿,严重制约了其大规模商业化ღ✿。大量研究表明ღ✿,利用多尺度纤维素为基本材料构建电池的关键组件ღ✿,是稳定锂金属负极的有效策略ღ✿。
考虑到多尺度纤维素材料结构的差异性及表面基团的多样性ღ✿,锂金属负极的稳定机制尚不清楚ღ✿,相关问题的研究和梳理是发展高性能纤维素基锂金属电池的基础和关键王者荣耀伽罗吞下白色液体ღ✿。针对以上问题ღ✿,本文全面总结了多尺度纤维素材料(包括微米纤维素(MC)和纳米纤维素(NC))在锂金属电池各组件中稳定锂金属负极的最新进展ღ✿。与此同时ღ✿,对该领域的主要挑战和发展前景进行了展望ღ✿。
福州大学郑云教授和张久俊院士课题组在该论文着重归纳总结了对多尺度纤维素材料(包括微米纤维素(MC)和纳米纤维素(NC))在锂金属电池各组件中稳定锂金属负极的机制进行了深入总结分析ღ✿,并对该领域的主要挑战和发展前景进行了展望ღ✿。

10. Nano Energy:通过功能性隔膜设计在碳酸盐电解液中构建持久的硝酸盐富集溶剂化鞘层ღ✿,用于高压锂金属电池


(1)长效功能化隔膜涂层的设计ღ✿:本工作使用介孔二氧化硅气凝胶作为硝酸锂的储存仓库ღ✿,设计出硝酸锂负载率高达31.59%的复合纳米结构ღ✿。利用介孔二氧化硅对稿介电碳酸乙酯的吸附特性ღ✿,在隔膜界面处构建富含硝酸根的溶剂化鞘层ღ✿,在溶剂化结构的界面调控和隔膜涂层的活性物质缓释双重加持下ღ✿,实现电极界面的的持续修复与稳定王者荣耀伽罗吞下白色液体ღ✿,显著延长电池的循环寿命ღ✿。
(2)界面溶剂化调控实现优异的锂枝晶抑制ღ✿:解决碳酸酯电解液与金属锂兼容性差和硝酸锂溶解度低的难题ღ✿。功能化改性隔膜的使用ღ✿,显著提升了碳酸盐电解液抑制锂枝晶的效果和金属锂的循环利用率ღ✿,在Li-Cu电池的350个循环中实现了98.25 %的超高平均库仑效率和超1800小时的超稳定Li-Li循环ღ✿。
(3)稳定CEI界面提升高压循环稳定性ღ✿:得益于含有硝酸根溶剂化结构的易氧化特性ღ✿,在NCM811电极表面原位构建出高离子电导率的CEI保护层ღ✿。采用改性隔膜的NCM811Li电池在4.5 V的高截止电压下实现了出色的循环稳定性ღ✿,500次循环后的容量保持率为 80.38%ღ✿。此外ღ✿,改隔膜的优异电化学性能也在袋式电池中得到了验证ღ✿。


研究基于晶体工程方法ღ✿,采用工业化广泛应用的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)制备了具有延链晶体结构(ECC)的PBS基隔膜(E-PBS隔膜)ღ✿,其结晶度接近100%ღ✿,表现出显著的稳定性提升和降解速率延缓ღ✿。在LiFePO4/石墨软包电池中ღ✿,E-PBS隔膜使电池在1C下循环1000次后容量保持率达到79.6%ღ✿,远高于商业PE隔膜的40.6%ღ✿。此外ღ✿,E-PBS隔膜可在碱性溶液中快速降解ღ✿,简化了SLIBs的回收流程ღ✿。本研究不仅展示了晶体工程在提升聚酯隔膜性能及稳定性方面的潜力ღ✿,也为开发其他可降解聚酯基隔膜材料提供了有价值的参考ღ✿,推动锂离子电池隔膜材料的可持续发展ღ✿。
12. Chem. Eng. J.ღ✿:阴离子配位耦合策略同步优化锂金属负极界面稳定性与磷酸盐基电解质离子电导率


本文针对锂金属电池中磷酸盐基电解质面临的界面稳定性与体相离子电导率相互制约的核心难题ღ✿,提出了一种创新的双阴离子耦合竞争配位策略ღ✿,成功实现了二者协同优化ღ✿。通过LiNO3与LiFSI的巧妙盐组合ღ✿,在常规浓度下构建了“阴离子锚定”式溶剂化结构ღ✿。其中NO3−凭借强配位能力进入Li+主溶剂化鞘ღ✿,而FSI⁻则协同形成空间位阻较大的溶剂化鞘ღ✿,有效削弱了磷酸酯溶剂的配位强度ღ✿,同时适度弱化了Li+-NO3−的强结合ღ✿,从而兼顾了界面稳定与离子传输ღ✿。
所设计的TFNF电解质实现了优异的电池性能ღ✿。Li-Cu电池平均库仑效率高达99.49%ღ✿、LiLi对称电池循环寿命超6000小时ღ✿,以及LiLFP全电池循环1000圈后容量保持率高达90.49%ღ✿。此外ღ✿,电解质本征阻燃性使软包电池热失控触发时间延迟了57.4秒ღ✿。该工作为破解磷酸盐电解质“导电性-稳定性”权衡困境提供了一种低成本ღ✿、易扩展的溶剂化结构调控新范式ღ✿,为推动兼具高安全性与高性能的锂金属电池实用化进程提供了重要的理论与技术参考ღ✿。
(1)“三明治”结构的全固态锂金属电池设计ღ✿:本文采用ALD技术对复合固态电解质(LLZO/PEO/LiTFSI)两侧的电极界面同时进行涂层修饰(Alucone层)ღ✿,成功构筑了“三明治”结构双界面修饰的全固态锂金属电池ღ✿,同时实现对锂金属负极(LMA)和高电压正极(NCM811)的界面保护ღ✿。
(2)同时实现对正负极的保护作用ღ✿:与未经涂层保护的电池相比ღ✿,采用ALD涂层既能够显著提高电解质在高电压条件下的抗氧化能力ღ✿,明显提升了电解质与富镍高压正极(NCM811)之间的电化学稳定性ღ✿;同时ALD涂层又作为锂金属负极的保护屏障ღ✿,还能显著抑制锂枝晶的生长ღ✿。

用于氢转换的高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)由于具有零排放ღ✿、高能量/功率密度ღ✿、高能量效率ღ✿,以及可作为电动汽车和大型发电厂的动力源等特点ღ✿,受到广泛关注ღ✿。然而ღ✿,由于HT-PEMFC存在热能消耗大ღ✿、启动时间长ღ✿、长期耐久性差ღ✿、成本较高等缺点ღ✿,该技术的实际应用发展受到严重阻碍ღ✿。其中ღ✿,耐久性不足被认为是阻碍其广泛应用的关键ღ✿。因此ღ✿,为了克服上述挑战ღ✿,加快HT-PEMFC的研发进程ღ✿,全面深入地分析和总结该器件的性能失效机制和缓解策略具有重要意义ღ✿。
福州大学郑云教授和张久俊院士课题组对HT-PEMFC的失效机制和缓解策略进行了全面综述ღ✿,对HT-PEMFC的关键组成部件进行了详细介绍ღ✿。具体论述内容包括HT-PEMFC的反应原理ღ✿、主要组成和发展历史等相关基础ღ✿,质子交换膜(PEM)ღ✿、催化层(CL)ღ✿、扩散层(GDL)ღ✿、双极板(BP)和热/水管理系统等关键部件的失效机制分析和针对性缓解策略ღ✿,以及从基础理解到大规模应用等诸多方面提出的该领域当前面临的关键挑战和发展前景ღ✿。
(1)稀土金属氧化物(REMO)修饰电催化剂的理论预测与设计ღ✿:首次系统评估了10余种REMOs修饰电催化剂ღ✿,建立了材料筛选与优化新方法ღ✿,为高效催化剂设计提供了理论指导和快速筛选策略ღ✿。
(2)基于REMO的M-N-C催化剂电荷调控新机制ღ✿:依据理论计算结果ღ✿,创新性地提出了通过REMO调控M-N-C催化剂电子结构的策略ღ✿,显著提升了氧还原反应(ORR)性能ღ✿,该研究为开发高效能量转换催化剂提供了新思路ღ✿。

高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)凭借其显著的反应动力学优势ღ✿、优异的燃料/气体杂质耐受性以及简化的水热管理系统ღ✿,展现出广阔的应用前景ღ✿。然而ღ✿,当前催化剂体系及膜电极组件(MEAs)在性能表现与耐久性方面的不足ღ✿,严重制约了HT-PEMFC的实际规模化应用ღ✿。为推进该领域的突破性发展ღ✿,本文系统梳理了催化剂与MEAs的最新研究进展ღ✿,深入解析催化剂的降解机制并提出针对性缓解策略ღ✿,致力于为开发高性能ღ✿、长寿命HT-PEMFC提供理论指导ღ✿。同时ღ✿,通过全面剖析现有技术瓶颈ღ✿,进一步指明未来研究的关键方向ღ✿。
基于此ღ✿,来自福州大学郑云教授和张久俊院士课题组对现阶段高温燃料电池(催化剂ღ✿、膜电极组件)之间的衰退失效机制以及相应的缓解策略进行了全面的综述ღ✿,并提出的该领域当前面临的关键挑战和发展前景ღ✿。


廖灿ღ✿,福州大学材料科学与工程学院副教授ღ✿,福建省教育科研类引进生ღ✿,福建省高层次人才ღ✿,硕士生导师ღ✿。主要研究方向为高性能安全锂电池隔膜与电解液的设计ღ✿、制备及其相关性能的研究ღ✿,聚焦于对锂枝晶的控制和电池阻燃性能的研究ღ✿。目前发表SCI论文40余篇ღ✿,以第一作者或通讯作者身份在Nano Energyღ✿、Angew. Chem. Int. Ed.ღ✿、Adv. Func. Mater.ღ✿、Energy Storage Mater.等国际知名期刊上发表学术论文10余篇ღ✿,申请发明专利2项ღ✿。截止目前ღ✿,发表论文总被引用超2000余次ღ✿,H-index: 31ღ✿。

段松ღ✿,福州大学材料科学与工程学院/新能源材料与工程研究院2022级博士生ღ✿,师从张久俊院士和郑云教授ღ✿,主要研究方向为固态锂金属电池ღ✿。共发表SCI论文16篇ღ✿,其中以第一作者在J. Am. Chem. Soc.ღ✿、Angew. Chem. Int. Ed.ღ✿、Adv. Mater.(热点ღ✿、高被引ღ✿,2024威立中国开放科学高贡献作者)等期刊发表SCI论文6篇ღ✿。主持福州大学博士生科技创新专项基金ღ✿,入选中国科协青年人才托举工程博士生专项计划王者荣耀伽罗吞下白色液体ღ✿,曾获“卢嘉锡优秀研究生奖”等多项荣誉ღ✿。

王淑凡ღ✿,福州大学化工学院/材料科学与工程学院/新能源材料与工程研究院2022级博士生ღ✿,师从张久俊院士和郑云教授ღ✿,主要研究方向为氧还原电催化剂的设计合成及电化学性能研究ღ✿。共发表SCI论文7篇ღ✿,其中以第一作者在Prog. Mater. Sci.ღ✿、Appl. Catal. B Environ.等期刊发表SCI论文4篇ღ✿。

李政蒿ღ✿,福州大学材料科学与工程学院/新能源材料与工程研究院2023级博士生ღ✿,师从张久俊院士和郑云教授ღ✿。主要研究方向为固态/准固态电解质ღ✿,共发表SCI论文11篇ღ✿,其中以第一作者在Angew. Chem. Int. Ed.ღ✿、Adv. Funct. Mater.等期刊发表SCI论文4篇ღ✿。

汪鸿遥ღ✿,福州大学材料科学与工程学院/新能源材料与工程研究院2025级博士生ღ✿,师从张久俊院士和郑云教授ღ✿。主要研究方向为固态/准固态聚合物电解质ღ✿,共发表SCI论文5篇ღ✿,其中以第一作者在Adv. Mater.ღ✿、eTransportation等期刊发表SCI论文2篇ღ✿。

张天柱ღ✿,本科毕业于合肥工业大学ღ✿,现为福州大学材料科学与工程学院/新能源材料与工程研究院2023级硕士研究生ღ✿,师从郑云教授和张久俊院士ღ✿。主要研究方向为固态/准固态电解质公海赌赌船710app网站首页欢迎您ღ✿,共发表SCI论文6篇ღ✿,其中以第一作者在Adv. Mater.ღ✿、Adv. Energy Mater.等期刊发表SCI论文3篇ღ✿。公海赌赌船710大学教授ღ✿。公海赌赌船官网ღ✿,公海赌网址710客服ღ✿,就业市场ღ✿,澳门公海赌赌船官网ღ✿。