通过分层和相互连接的多孔碳支持来提高低燃料电池的性能
1Science and Technology on Advanced Ceramic Fibers and Composites Laboratory, College of Aerospace Science and Engineering, National University of Defense Technology, 109 De Ya Road, Changsha 410073, Hunan, China.
ACS applied materials & interfaces
|January 19, 2024
概括
开发低质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 对于降低成本至关重要. 这项研究引入了层次性的多孔碳支,以显著降低催化剂层中的氧气转移阻力,提高PEMFC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:
- 质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 是一个有前途的清洁能源技术.
- (Pt) 催化剂的高成本限制了PEMFC的广泛采用.
- 催化剂层中的氧气转移阻力阻碍了低Pt PEMFC 的发展.
研究的目的:
- 为了合成等级性多孔碳作为低Pt催化剂的支持.
- 为了降低PEMFC催化剂层中的氧气转移阻力.
- 为了提高低Pt PEMFCs的性能.
主要方法:
- 碳材料的合成具有相互连接和等级的孔隙.
- 制造H2-空气燃料电池,使用在层次性多孔碳上支的Pt.
- 电化学性能测试和氧气传递阻力测量.
- 氧气运输的实验和基于模拟的分析.
主要成果:
- Pt/层次性多孔碳催化剂实现了1610mW/cm2的峰值功率密度.
- 在0.60V时记录了2230mA/cm2的电流密度.
- 当地氧气转移阻力低至18.4 S/m,负荷为0.10 mgPt/cm2 Pt.
- 性能明显超过了传统碳黑支和商业Pt/C催化剂的性能.
结论:
- 层次性多孔碳有效降低低Pt PEMFCs中的氧气传递阻力.
- 开发的催化剂支持使燃料电池的高效率和性能成为可能.
- 这一进步是实现具有成本效益和高性能PEMFC的关键.
