本网讯（通讯员 汤曦 常琬笛）近日，化工与制药学院硕士研究生焦晓蓉在化工领域国际顶级期刊《AIChE Journal》上发表了题为“Radial hierarchical carbon spheres for Pt-efficient oxygen and hydrogen catalysis in anion exchange membrane fuel cells”的研究论文。武汉工程大学为该论文的第一单位，焦晓蓉为第一作者，武汉工程大学王翔副教授和加泰罗尼亚能源研究所Andreu Cabot教授为共同通讯作者。

阴离子交换膜燃料电池（AEMFCs）因其可以使用非贵金属催化剂而备受关注。然而，在实际运行中，为了获得高功率输出，高效的氧还原反应（ORR）和氢氧化反应（HOR）催化剂依然高度依赖贵金属铂（Pt）。目前，Pt基催化剂面临着成本高昂、在动态运行中易发生纳米颗粒迁移团聚，以及传统碳载体内部微孔相互孤立导致的传质阻力大、活性位点利用率低等核心瓶颈。因此，如何在降低Pt载量的同时，增强金属与载体间相互作用以抑制团聚，并系统性降低局部传质阻力，是推动AEMFCs实用化进程的关键挑战。

研究团队开发了一种动力学控制的“乙醇介导界面共组装”策略，成功构筑了具有中心对称、高度开放径向通道的分级结构空心碳球载体。该结构不仅为超细Pt纳米颗粒提供了强力的空间限域与丰富的锚定吸附位点，其通透的直通径向纳米通道还极大地消除了空间传质阻力。文章进一步结合三维有限元流体动力学模拟证实，这种独特的直通开放通道不仅可高效汇聚并平稳输送反应物至催化剂深层以克服局部“底物饥饿”，还能加速产物离子的排出，从根本上消除局部离子浓度极化和pH剧烈波动对催化动力学带来的负面影响。基于此构筑的Pt/CS-71催化剂在碱性介质中表现出优异的ORR与HOR双功能催化活性，并在电池器件中实现了高功率输出与长期运行稳定性。（审稿 杨海波 余响林 古双喜）

论文链接：http://doi.org/10.1002/aic.70724