具有不同碳支持的Pt催化剂层在氧降解反应期间对内部氧气扩散的纹理效应
Wenli Zhang1, Zhejie Ma1, Xuankai Zhao1
1State Key Laboratory of Chemical Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai, China.
Frontiers in chemistry
|June 23, 2023
概括
在聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC) 中减少需要优化阴极催化剂层. 将碳纳米管或石墨烯氧化物添加到碳黑中,可以改善质量转移,提高燃料电池性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
背景情况:
- 聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC) 面临成本挑战,因为的使用.
- 减少阴极催化剂层 (CLs) 中的负载对于降低成本至关重要.
- 阴极CLs中的氧气质量转移阻力限制了在高电流密度下PEMFC的性能.
研究的目的:
- 为了研究碳支变化的影响氧气质量转移阻力在PEMFC阴极CLs.
- 为了确定改变CL纹理如何影响电催化性能和质量转移.
- 为PEMFCs设计优化的阴极CL提供见解.
主要方法:
- 用碳纳米管 (CNT) 和石墨烯氧化物 (GO) 来修改碳黑 (XC72) 的支持.
- 复合碳支金催化剂层的制造.
- 使用数学模型将质量转移阻力和扩散效率与CL结构相关联.
- 评估电催化性能和质量转移能力.
主要成果:
- 将30%的CNT或20%的GO添加到XC72中,提高了电催化性能和质量转移.
- 较小的碳颗粒大小和降低的CL密度降低了氧气扩散阻力.
- 优化的CL纹理增强了氧降解反应期间的质量转移能力.
结论:
- 碳支的修改显著影响了PEMFC阴极CLs中的氧气质量转移.
- 定制CL纹理,包括颗粒大小和密度,是最大限度地降低阻力的关键.
- 这些发现为高性能,低Pt负载的PEMFC阴极CL的合理设计提供了指导.
