在该领域的研究发展方向。具体学术思路与目标包括以下4个方面:(1)针对高能量转换效率的目标,通过高效阻醇膜、抗毒化纳米催化剂及阻醇结构膜电极的设计和制备协同实现能量转换效率的提高。结合理论计算与模型构建,探索能量转换效率与关键材料的性能及膜电极纳米结构之间的关系,发展高效、功能性膜电极的规模化制备技术。(2)针对移动电源对功率密度的要求,以理论设计为指导,开展性能优异的低铂纳米催化剂和高离子电导率膜的研发以及有序纳米结构膜电极的构建,协同实现电池输出功率密度的提高。发展与高性能纳米催化剂和膜体系相应的理论和实验方法。重点阐明关键材料的结构与功率特性之间的联系,实现高性能纳米催化剂、离子交换膜和有序纳米结构膜电极的可控制备技术。(3)针对移动电源低成本的应用目标,通过只有表层含铂的核壳结构设计显著降低铂用量,通过发展新型低成本离子交换膜与超薄催化层纳米结构膜电极有效提升电极输出性能,从而达到降低单位功率成本的目标,为DMFC实用化奠定基础。(4)针对高比能移动电源长寿命之目标,通过实验与计算研究催化剂、离子交换膜及其膜电极纳米结构的稳定性设计,建立表/界面和结构演化的理论模型,揭示表/界面和结构变化对电池性能影响的规律和本质。结合现场谱学和电化学等技术,阐明表面、结构、形貌等的变化规律及其与寿命之间的关联以及界面结构与电池寿命间的内在联系,为高性能、长寿命DMFC的研发奠定科学基础。2、主要技术途径根据上述学术思想和主要研究内容,项目拟采用的主要总体技术途径如图4所示:图4、项目的总体技术途径(1)理论计算和模拟与模型预测:采用DFT、分子动力学等理论方法开展模型研究,指导新型纳米电催化剂、离子交换膜和纳米结构膜电极的设计与制备,在原子和分子水平上探察其微观反应机理,寻求对关键纳米材料优异性能和特性的理解,并总结规律。在此基础之上,利用所构建的模型预测纳米催化剂、离子交换膜和
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