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近年來，大量的研究和開發工作致力于提高聚合物電解質燃料電池的性能。然而，這些能量轉換裝置的功率密度和催化活性仍遠不能滿足大規模運行。

株式會社豐田中央研究所Ryosuke Jinnouchi等人報告了通過在陰極催化劑層中將環狀結構骨架基質加入離聚物來提高性能。

單池和微電極的電化學表征表明，使用具有高氧溶解度的離聚物可以獲得高功率密度。高溶解度允許氧氣滲透離聚物/催化劑界面并與催化劑表面上的質子和電子反應。

此外，單池和單晶表面的表征表明，由于磺酸根陰離子基團減輕了催化劑中毒，氧還原反應活性增強。分子動力學模擬表明，高滲透性和中毒減輕都是由于引入的環狀結構基質抑制了催化劑表面附近聚合物骨架的密集分層折疊。

該研究闡明了HOPI在PEFC中的作用，發現HOPI同時增強了陰極CL中的氧傳輸和質量ORR活性。微電極分析和MD模擬表明，HOPI中的高滲透主要歸因于高氧溶解度，這增強了氧通過離聚物/Pt界面的滲透。

MD模擬還表明界面氧滲透仍然是HOPI中氧傳輸的瓶頸。這些實驗和理論觀察表明，離聚物量身定制的分子設計促進了局部氧傳輸和催化反應。

The Role of Oxygen-permeable Ionomer for Polymer Electrolyte Fuel Cells. Nature Communications, 2021. DOI:10.1038/s41467-021-25301-3

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