这部小说的研究发表在《华尔街日报》Electrochimica学报重点是催化剂墨水成分对燃料电池的电流电压特性的影响。
研究:无氟碳氢化合物的质子交换膜燃料电池的催化剂层。图片来源:luchschenF / Shutterstock.com
燃料电池和局限性
根据最新的研究中,一个可持续未来的能源存储设备是必不可少的。由于其极低的温度,能量转换效率高、快速启动、零碳排放在接入点,和系统适应性,质子交换膜燃料电池(PEMFC)似乎有前途。
然而,大规模产业化的主要障碍仍然是成本,功能,和长寿的膜电极(MEA)组成燃料电池堆栈。
Perfluorosulfonic酸和局限性
perfluorosulfonic酸(交换树脂)离子交联聚合物,如全氟磺酸®,经常被用作质子交换膜(PEM)和离聚物。交换树脂具有较高的离子电导率,以及优良的机械特性,化学惰性和耐力。
然而,全氟材料不是没有障碍,因为他们的生产涉及到欧洲杯足球竞彩监管的化合物和潜在危险化工原料的使用,导致其相对昂贵的成本。此外,交换树脂的高气体渗透和不稳定在高温和低相对湿度限制其使用。
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材料包括欧洲杯足球竞彩磺化苯醚聚亚苯基)联苯(sPPB-H +) (IEC = 3.23±0.04毫克当量克−1)合成。其他包括Pt / C催化剂粉末含有Ketjen黑色(TEC10E50E, 109 - 0111, 46.5 wt % Pt)和火神xc - 72。Sigracet 22 bb PTFE-treated气体扩散层(GDL)购买的实验。甲醇(甲醇、ACS试剂≥99.8%)和异丙醇(iPrOH。ACS试剂≥99.8%也用于实验研究。
实验方法
sPPB-H +电影是由7.5 wt % DMSO溶液(ACS试剂99.9%)。障碍是由分散10 g sPPB-H + 133 g的DMSO一轮蒸馏烧瓶与搅拌在80°C。在室温下,玻璃纤维过滤到一个圆底烧瓶打翻了。平板玻璃盘,用酸性水用于清洗膜铸造。
全氟磺酸®D520离聚物是用来使电解质®油墨的催化剂。30 wt %全氟磺酸®离聚物被发现是适当的为这些电解质离子交联聚合物浓度Ketjen-black碳基质®CLs。
完全碳氢化合物催化剂涂膜(CCMs)是由喷涂(Sono-Tek Exacta-coat)刚做好sPPB-H +催化剂墨水原始35μm厚sPPB-H +。催化墨水和离聚物分散的顺序涂抹GDL gd由直接膜沉积(DMD),再使用一个自动化超声波喷淋系统(索奈尔Sono-Cell)。
范CL形状和密度观察使用一个新星NanoSEM 430扫描电子显微镜。
最新研究成果
催化剂层的自顶向下视图显示链接,致密层CLs甲醇和Ink-EtOH用墨水,但明显裂缝与Ink-iPrOH CLs准备。CL厚度由Ink-MeOH和Ink-EtOH是相同的,与阳极和阴极厚度11米和10米,分别。CLs由Ink-iPrOH 9米的厚度为阳极和阴极电极。
分压的0.98便士/ P0,总孔隙体积,V总确定为0.75,0.55和0.56厘米3g1 CLs Ink-MeOH制成碳,Ink-EtOH和Ink-iPrOH分别。
CCMs Ink-MeOH制成具有最大的燃料电池功率密度。个体CCM获得最大的功率密度在大气环境下(H2 / O2) CLs由Ink-MeOH 1240 mW厘米2,8 - 118%比那些准备墨水EtOH (1150 mW厘米2)和Ink-iPrOH (569 mW厘米2)。
CCMs从InkiPrOH创建了个随机对照试验值分别超过80%和72%高于CCMs由Ink-MeOH Ink-EtOH,分别。
催化剂层产生Ink-MeOH生产碳氢化合物的最大电流密度sPPB-H + CCMs为基础。尽管如此,穷人的离子电导率CLs由Ink-MeOH可能危及电流密度。
极化曲线的CCMs调谐sPPB-H +离子交联聚合物内容利用火神xc - 72碳支持比较为Ketjen-black CCMs优化。
未来的工作
未来的研究将集中在有效性和坚固的全烃膜电极组件由催化剂墨水使用低表面积碳支持,沸点低的色散介质,不同离子交联聚合物的内容,和运用过程,以及其他溶剂混合物的介电常数控制分散剂。
这将彻底改变能源存储行业以及电子行业的行业。
总而言之,这项研究证实了催化剂墨水成分在催化剂墨水一代的重要性及其对燃料电池的现场性能的影响。之间的关系被发现BET-determined表面积和孔隙体积和燃料电池极化和功率曲线。
此外,模式已被证明是一个潜在的路径进一步代碳氢化合物量甚至减少离子抗性。
引用
Balogun E。Mardle, P。阮,H。布雷特,M。& Holdcroft,美国(2021年)。无氟碳氢化合物的质子交换膜燃料电池的催化剂层。Electrochimica学报。https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468621017655
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