在聚合物电解质燃料电池的3D打印气体扩散层中引导水透
Tim Dörenkamp1, Ambra Zaccarelli2, Felix N Büchi1
1PSI Center for Energy and Environmental Sciences, Villigen PSI CH-5232, Switzerland.
ACS applied materials & interfaces
|April 10, 2025
概括
为聚合物电解质燃料电池 (PEFC) 量身定制的气体扩散层 (GDL) 通过创建确定性孔结构来改善水资源管理. 这提高了反应剂的供应和产品的去除,提高了PEFC的性能.
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:
- 气体扩散层 (GDL) 中的液态水积累通过堵塞反应物通路来阻碍聚合物电解质燃料电池 (PEFC) 的性能.
- 优化GDL孔隙结构对于下一代PEFC中有效的反应剂供应和水分去除至关重要.
研究的目的:
- 调查GDL与定制,确定性孔结构的潜力,以提高PEFC性能.
- 为了探索通过碳化制造的GDLs3D打印的前体与受控的多孔性.
主要方法:
- 操作式X射线放射和X射线断层扫描用于追踪三种不同的GDL设计中的水路.
- 分析重点是工程孔隙空间内的液态水透和运输机制.
主要成果:
- 设计的GDL具有有效控制液态水透的功能.
- 观察到水从催化剂层转向蒸汽相运输的转变.
- 在高度多孔,有序的GDL结构中发现了强大的对流流.
结论:
- 具有确定性孔结构的3D打印和碳化GDL为先进的PEFC提供了有希望的方法.
- 工程GDL促进了高效的水资源管理,远离了液态水的阻塞.
- 优化的孔隙结构增强了水的去除和对流运输,改善了整体的PEFC操作.


