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新型陰極催化劑層設(shè)計(jì)可減輕 PEM 燃料電池中的碳腐蝕

2025-01-05 11:07  瀏覽:  

中國天津大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了一種用于質(zhì)子交換膜燃料電池的溝脊陰極催化劑層 (FR-CCL),該催化劑層由碳納米管 (CNT) 支撐 Pt 催化劑。與傳統(tǒng)的 Pt/C-MEA 和 Pt/CNT-MEA 相比,采用 Pt/CNT FR-CCL 的膜電極組件 (MEA) 在加速應(yīng)力測試 (AST) 后表現(xiàn)出較高的峰值功率密度和耐用性。有關(guān)他們工作的論文發(fā)表在《電源雜志》上。

在燃料電池汽車啟動(dòng)和關(guān)閉過程中,較高的陰極電位會(huì)導(dǎo)致碳腐蝕和陰極催化劑層 (CCL) 結(jié)構(gòu)變化,嚴(yán)重影響燃料電池的使用壽命。減輕碳腐蝕并增強(qiáng) CCL 的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對(duì)于推進(jìn) PEM 燃料電池技術(shù)至關(guān)重要。

研究人員表示,減輕碳腐蝕可以通過兩種方法實(shí)現(xiàn):使用耐腐蝕碳支撐材料和控制覆銅板中的水含量。

本工作設(shè)計(jì)了以碳納米管(CNT)為載體的Pt基催化劑構(gòu)建的溝脊型CCL(FR-CCL)來調(diào)控CCL中的水含量。通過AST(根據(jù)美國能源部的要求)實(shí)驗(yàn)對(duì)不同催化劑和CCL結(jié)構(gòu)的碳腐蝕測試。與球形碳CCL相比,Pt/CNT FR-CCL的MEA具有更高的傳質(zhì)效率和石墨化程度。因此,Pt/CNT FR-CCL表現(xiàn)出優(yōu)異的性能和耐腐蝕性,保證了AST后CCL的性能。

—Pei等人

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