透视通过在现场的X射线表征在质子交换膜水电解器中的氧气运输
Ping'an Li1, Zihan Zhou1, Diankai Qiu1,2
1State Key Laboratory of Mechanical System and Vibration, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, 200240, P. R. China.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|September 26, 2024
概括
质子交换膜水电解器 (PEMWE) 由于氧气运输不佳而面临性能限制. 这项研究揭示了关键电流密度,并提出了界面分离区 (ISZ) 概念,以了解这些限制.
科学领域:
- 电化学工程 电化学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 能源转换 能源转换
背景情况:
- 质子交换膜水电解器 (PEMWE) 是生产的关键.
- 高电流密度的性能限制源于缺乏质量转移洞察力,特别是氧气运输.
研究的目的:
- 在高电流密度下研究PEMWE内部的氧气运输机制.
- 为了将氧气运输现象与整体电解性能相关联.
主要方法:
- 在一个新的视觉迷你细胞中利用现场X射线成像来观察泡动态和电压响应.
- 同时表现为泡核,生长,脱离和电压稳定.
- 在运行条件下测试的多孔输送层 (PTLs) 最大9A cm-2.2.
主要成果:
- 确定了不同的泡进化过程:核形成,生长和脱离.
- 揭示了碳基和基PTL的临界电流密度.
- 观察到电压不稳定性和显著的氧过量超出了关键电流密度.
- 介绍了界面分离区 (ISZ) 概念,定义了泡行为路径,并展示了与电流密度相关的特定模式.
结论:
- 在PEMWE中,氧气运输是由泡动态控制的,临界电流密度会影响性能.
- 拟议的界面分离区 (ISZ) 为了解和潜在地减轻高电流密度限制提供了一个新的框架.
- 这项研究提供了一种新的方法,通过改进的质量转移洞察力来提高PEMWE的效率.
