ポリマー電解質燃料電池における強化された水管理のためのガス拡散層のパズルインスパイアされたパターニング

科学分野:

• 材料科学
• 電気化学
• 化学工学

背景:

• 高電流密度下でのポリマー電解質燃料電池 (PEFC) のカトドに水の浸入は,質量輸送の制限と電圧の低下を引き起こす.
• 効率的な水管理は,PEFCシステムの性能を向上させる上で極めて重要です.
• ガスと液体の輸送経路を分離したガス拡散層 (GDL) は有望な解決策です.

研究 の 目的:

• 新しいスケーラブルな方法を開発し,パターン化された水害性/水性性GDLを作成します.
• PEFCの水管理を改善する
• 高電流密度下での燃料電池の性能を向上させるため

主な方法:

• Jigsaw Puzzle Inspired Patterning (JPIP) というテクニックが開発されました.
• 商業用水性GDLは,水素過酸化物で処理され,水性ドメインを生成した.
• 水性ディスクは,摩擦ロックメカニズムを使用して,水性GDLに統合され,明確な水道とガス経路を作成しました.

主要な成果:

• JPIP技術は,精密にパターン化された水性ドメインと水性ドメインを持つGDLを成功裏に作成しました.
• JPIP GDLは,高い電流密度下でのPEFC性能を大幅に改善しました.
• 水上輸送の強化と大量輸送の制限の減少が観察されました.

結論:

• JPIP技術は,高度なGDL製造のためのシンプルでスケーラブルなアプローチを提供します.
• パターン化されたGDLは,水の管理とPEFCのパフォーマンスの改善に有効です.
• この進歩は,水素経済における脱炭素化への取り組みに大きな影響を及ぼします.