近日，德赢vwin055章俊良教授团队在Electrochemical Energy Reviews上发表题为“Application of Solid Catalysts with an Ionic Liquid Layer (SCILL) in PEMFCs: From Half-Cell to Full-Cell”的综述文章，针对离子液体修饰的催化剂颗粒在质子交换膜燃料电池领域的应用现状及前景，进行了系统性的分析和展望。上海交大德赢vwin055博士后程晓静为论文第一作者，章俊良教授、沈水云副教授为共同通讯作者。

图 1 综述主要内容：SCILL概念、SCILL催化剂电化学性能、潜在机理分析

质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cells，PEMFCs）具有高能量密度、零污染等特点，成为汽车交通和便携式能源领域最具潜力的选择之一。然而，由于催化层中大量使用铂基催化剂，导致燃料电池汽车成本居高不下，严重阻碍其商业化应用。近年来，得益于高氧溶解度、高质子电导率、高热稳定性和化学稳定性，离子液体被用于质子交换膜燃料电池中的催化剂修饰（solid catalysts with an ionic liquid layer，SCILL），得到了优异的氧还原活性和燃料电池性能，因此受到广泛关注。

图2 基于不同类型催化剂的SCILL结构示意图：（a）固体碳载铂催化剂；（b）多孔碳载铂催化剂；（c）非铂催化剂

SCILL催化剂性能提升主要得益于两点，一是催化剂表面的离子液体抑制非活性物质的形成，保护活性位点，提高催化剂的活性和稳定性；二是离子液体通过增加Pt表面的氧浓度和改善催化层中的氧传输，提高大电流密度下的燃料电池性能。然而，在半电池和全电池两类不同的微观环境中，SCILL催化剂的适用性有所不同，如半电池中离子液体的亲疏水性影响较小，但全电池中离子液体亲疏水性会影响催化层内的水气分布，进而影响传质极化损失。因此，需要有针对性的调整离子液体的化学结构、载量等关键因素，以达到最优性能。该论文得到了国家重点研发计划的资助。

论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s41918-023-00195-5