JES:膜厚度和催化剂负载对质子交换膜燃料电池性能的影响

学术   2024-10-11 09:36   北京  

分享一篇来自《电化学学会杂志》(Journal of The Electrochemical Society)的最新研究成果。这篇论文探讨了膜厚度和催化剂负载对质子交换膜燃料电池性能的影响,为我们揭示了商业化MEA设计的实际局限性。

研究背景

质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为一种清洁能源技术,具有广泛的应用前景。为了降低成本、提高性能,研究人员一直在寻求更低的铂催化剂负载和更薄的膜材料。本文通过系统研究,分析了膜厚度和催化剂负载对燃料电池性能的具体影响。

研究方法

研究人员采用商业化的Pt/C电催化剂和增强型PFSA膜,制备了三种不同配置的MEA。膜厚度分别为15μm和10μm,阴极催化剂负载分别为0.4mgPt/cm²和0.1mgPt/cm²。通过改变单一变量(膜厚度或催化剂负载),对每种MEA配置进行了详细的电化学表征。

研究结果

1. 当膜厚度降至15μm以下时,燃料电池性能并未出现显著变化,原因在于膜界面效应开始超过体相传质效应。

2. 将催化剂层负载从0.4mgPt/cm²降至0.1mgPt/cm²,会导致明显的极化损失,这归因于动力学和传质效应的共同作用。

作者简介:

Patrick Fortin是挪威科技工业研究院(SINTEF)的研究科学家,专注于电化学和燃料电池技术。他在Simon Fraser University获得博士学位,并发表了多篇关于燃料电池和电解器的学术论文。

参考文献:

Citation Yejung Choi et al 2024 J. Electrochem. Soc. 171 104507DOI 10.1149/1945-7111/ad8267

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