铂/石墨烯纳米片/硅橡胶复合材料作为聚合物电解质膜燃料电池催化剂

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:26
文章英文标题
Platinum/graphene nanoplatelets/silicone rubber composites as polymer electrolyte membrane fuel cell catalysts
正文
碳质催化剂载体材料在聚合物电解质膜( PEM )燃料电池中的重要性众所周知。本研究采用了两种不同类型的商业石墨烯纳米片( GNPs )，分别具有181   m2 / g ( G1 )和745   m2 / g ( G2 )表面积及其在有无三聚氰胺的情况下的热解形式作为铂( Pt )催化剂载体。通过研究，将三聚氰胺热解的GNPs称为M - G1、M - G2，而未热解的GNPs称为P - G1、P - G2。显然，M-G2样品是通过三聚氰胺热解掺氮( N )的( 2.3 % )。利用微波辐照技术将Pt纳米颗粒( NPs )负载在这些支撑材料上。为了确定Pt / GNPs催化剂与聚二甲基硅氧烷( PDMS )聚合物作为催化剂结合剂的电化学活性，进行了PEM燃料电池性能测试。根据Pt / G1和Pt / M-G1与PDMS聚合物的匹配，Pt / G2和Pt / M-G2提供了更好的PEM燃料电池性能。Pt / M-G1 / PDMS和Pt / M-G2 / PDMS复合材料均给出了原始情况给出了更低的性能值。此外，在最佳两种催化剂( Pt / G2，Pt / M-G2 )的油墨含量中，还采用传统Nafion溶液作为催化剂粘结剂。PDMS和Nafion在PEM燃料电池性能方面进行了比较。基于此结果( @ 0.6  V )，Pt / G2 / PDMS ( 531.8  mA / cm2 )盛行Pt / G2 / Nafion ( 473.7  mA / cm2 )。而Pt / M-G2 / PDMS ( 62.6   mA / cm2 )和Pt / M-G2 / Nafion ( 329.9   mA / cm2 )的性能顺序则相反。最高的电流密度值属于Pt / G2 / PDMS复合材料。G2提供的较高的比表面积(对于Pt NPs的良好分布)和较大的孔容(对于反应物气体的较好传递)有效地发挥了其优越性。在催化剂粘结剂使命下，PDMS聚合物的高透氧性和疏水性也被认为有利于改善PEM燃料电池性能。因此，Pt / G2 / PDMS复合材料是用于PEM燃料电池阴极催化层( CL )的高性能催化剂/粘结剂耦合的最佳候选材料。
文章内容（英文）
The importance of carbonaceous catalyst support materials in polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell is well known. In this study, we used two different types of commercial graphene nanoplatelets (GNPs) that have respectively 181 m 2 /g (G1) and 745 m 2 /g (G2) surface areas and their pyrolyzed forms with and without melamine as platinum (Pt) catalyst support. The GNPs pyrolyzed with melamine were called as M-G1, M-G2; while pyrolyzed without melamine were called as P-G1, P-G2 through the study. Solely, M-G2 sample was nitrogen (N)-doped (2.3%) via pyrolysis by means of melamine. Pt nanoparticles (NPs) were loaded on these support materials by using microwave irradiation technique. PEM fuel cell performance tests were conducted in order to determine the electrochemical activity of the Pt/GNPs catalysts along with polydimethylsiloxane (PDMS) polymer as catalyst binder. Pt/G2 and Pt/M-G2 provided the better PEM fuel cell performance results according to the Pt/G1 and Pt/M-G1 with PDMS polymer. Both of Pt/M-G1/PDMS and Pt/M-G2/PDMS composites gave the lower performance values compared to their pristine cases. Beside, conventional Nafion solution was also used as catalyst binder in the content of catalyst inks of the best two catalysts (Pt/G2, Pt/M-G2). PDMS and Nafion were compared with each other in terms of PEM fuel cell performance. Based on the results (@0.6 V), Pt/G2/PDMS (531.8 mA/cm 2 ) prevailed the Pt/G2/Nafion (473.7 mA/cm 2 ). However, performance sequence changed inversely for the Pt/M-G2/PDMS (62.6 mA/cm 2 ) and Pt/M-G2/Nafion (329.9 mA/cm 2 ). The highest current density value belongs to the Pt/G2/PDMS composite. The higher surface area (for the well distribution of Pt NPs) and the larger pore volume (for the better transfer of reactant gases) provided by the G2 are effective in its superiority. Under catalyst binder mission, the high oxygen permeability and hydrophobicity of the PDMS polymer is also thought to be beneficial for the improved PEM fuel cell performance. Consequently, Pt/G2/PDMS composite is the best candidate for being high-performance catalyst/binder couple in order to be used in the cathode catalyst layer (CL) of PEM fuel cell.
来源出处
Journal|[J]Materials Chemistry and PhysicsVolume 260, 2021.
DOI
https://doi.org/10.1016/J.MATCHEMPHYS.2020.124110

标签

  • 1次浏览

PDMS臻品推荐

PDMS-微流控基质材料-PDMS/道康宁SYLGARD184-聚二甲基硅氧烷/0.5KG(组)

产品说明书PDF自助在线看：http://www.pdmshub.com/sih

信息更新：

美国总工厂生产的0.5KG原始包装的PDMS延期至2021年9月16日后才能交货，默认我们将发国内库存的进口分装产品（02085925-0.5KG）；另受制于有机硅大幅涨价潮影响，2021年9月1日后将上调销售价格，另行通知。Dow Corning=道康宁=Dow SiL=陶氏，都是同一家公司。 2021.09.01更新

美国总工厂生产的0.5KG包装的PDMS恢复正常进口，合法正规，质量金标准，欢迎订购使用。并承诺从我司购买的皆为原厂包装,100%未开封,附带技术手册,非国产灌装仿制、非分装、非仿冒外包装产品,可以放心使用。大量订购更有优惠。2021.04.01更新

备注：由于dowsil与道康宁公司合并，美国总工厂生产的PDMS，价格涨幅高达1倍之多，因针对科研用户使用，特备货规格0.5KG。如果您需要美国总工厂原厂生产的大规格包装的预定，可以与QQ 11366508联系给予报价/货期。2021.05更新

此链接为PDMS-微流控芯片/PDMS/道康宁SYLGARD184/小桶0.5KG装的链接。

一般性的产品性能参数表参考以下小桶装的参数：

微流控芯片/PDMS/道康宁SYLGARD184；微流控芯片/PDMS/道康宁SYLGARD184；微流控芯片/PDMS/道康宁SYLGARD184；

品牌型号：道康宁SYLGARD184

包装规格：0.5KG/罐[含有45.4g固化剂，总重量为0.5KG]

产品颜色：保质期限：36个月

存放环境说明：室温,阴凉处保存

备注说明：

美国道康宁道康宁SYLGARD 184硅橡胶是由液体组分组成的双组分套件产品，包括基本组分与固化剂。基本组分与固化剂按10:1重量比完全混合，中等粘度混合液的稠度与SAE 40机油相似。无论厚薄，混合液将固化成为具有韧性的透明弹性体，最适用于电子／电气方面的封装与灌封应用。 道康宁SYLGARD 184硅橡胶在25~150℃的温度范围内固化，无放热现象，无需二次固化。固化过程完成后，可立即在-55~200℃的温度范围内使用。 产品特性：低毒性，在常规的工业操作中，无特别的注意事项； 无溶剂或固化副产物， 固化时不放热；无需特殊的通风条件，不会产生腐蚀；固化时，收缩量小； 固化后， 透明具有弹性；抗震与减缓机械震动；振动的传递性能小；元件可裸视检查与易修补性； 环保性能；低吸水性，良好的耐辐射性能；高真空状态下的低漏气性； 优异的电性能；较大温度范围内的稳定性， 抗解聚；在-55~200℃范围内，甚至在密闭状态下保持弹性与柔韧性，性能稳定； 阻燃性，UL可燃性分级为94 V-1，温度等级：130℃ 产品用途： 道康宁SYLGARD 184硅橡胶在电气／电子的封装与灌封方面有广泛的应用。