Investigation of synergetic effect of PDMS polymer hydrophobicity and polystyrene-silica particles roughness in the content of microporous layer on water management in PEM fuel cell

由 ty10086 提交于 周四, 08/26/2021 - 12:46
文章英文标题
Investigation of synergetic effect of PDMS polymer hydrophobicity and polystyrene-silica particles roughness in the content of microporous layer on water management in PEM fuel cell
正文
摘要\n水管理在PEM燃料电池中仍然是一个具有挑战性的问题，许多研究者试图阐明液态水在细胞介质中的行为。通常选用气体扩散层( GDL )或微孔层( MPL )对其表面进行疏水性材料改性，以获得更好的除水能力。显然，本研究利用聚二甲基硅氧烷( PDMS )的疏水性和聚苯乙烯( PS ) -二氧化硅颗粒的粗糙度共同作用于MPL的含量，当PDMS-1 ( 3 % wt . )和PS-二氧化硅( 1 % wt . )颗粒的二元复配时，MPL的燃料电池性能最佳。该MPL的最高电流密度值为287.5 mA / cm2 ( @ 0.6 V )，对应于0.1 mg Pt / cm2催化剂负载量下的172 mW / cm2功率密度。对上述MPL的接触角和表面粗糙度分别测量为122°±4.7和2.63 µ m，假设最佳疏水性和表面粗糙度将此MPL与其他制备的MPL在PEM燃料电池性能上区别开来。
文章内容（英文）
Abstract(#br)Water management is still challenging issue in PEM fuel cells and many researchers have tried to elucidate the behavior of liquid water in cell media. Gas Diffusion Layer (GDL) or Microporous Layer (MPL) are usually chosen to modify their surfaces with hydrophobic materials for better water removal ability. Distinctly, this study deals with using both hydrophobicity of polydimethylsiloxane (PDMS) and roughness of polystyrene (PS) - silica particles together in the content of MPL. The best fuel cell performance was obtained with the MPL included binary of PDMS-1 (3% wt.) and PS-silica (1% wt.) particles. The highest current density value of this MPL was recorded as 287.5 mA/cm 2 (@0.6 V) which is corresponded to the 172 mW/cm 2 power density with 0.1 mg Pt/cm 2 catalyst loading. Contact angle and avearge surface roughness were respectively measured as 122° ± 4.7 and 2.63 µm for the mentioned MPL. It was assumed that optimum hydrophobicity and surface roughness distinguished this MPL from the other prepared MPLs in terms of PEM fuel cell performance.
来源出处
Journal|[J]Applied Surface ScienceVolume 511, 2020.
DOI
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.145415

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