PEM燃料电池

Abstract(#br)Microporous layers (MPLs) were prepared with different hydrophobic polymers to establish water management in polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells. Besides conventionally used polymers polytetrafluoroethylene (PTFE) and fluorinated ethylene propylene (FEP), two different molecular weights (MW) of polydimethylsiloxane (PDMS) polymer were used as hydrophobic materials in MPL. Membrane electrode assemblies (MEAs) having MPLs with low MW PDMS polymer exhibited the best fuel cell performance compared to the PTFE and FEP based ones.

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。

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。