聚合物电解质膜燃料电池的高级设计策略:碳纳米管板中的微通道架构
Junghyun Park1, Gyutae Park1, Seonghyeon Yang1
1School of Mechanical Engineering, Soongsil University, 369 Sangdo-ro, Dongjak-gu, Seoul, 06978, Republic of Korea.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|November 10, 2025
概括
这项研究引入了用于聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFCs) 的新型碳纳米管片间层,显著提高了各种湿度水平的性能和稳定性. 该设计提高了功率密度,降低了电阻,提高了PEMFC的商业可行性.
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
- 能源转换 能源转换
背景情况:
- 聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC) 面临性能挑战,因为湿度变化影响大规模运输和水资源管理.
- 传统的双极板可以在动态操作条件下限制效率和稳定性.
研究的目的:
- 开发和评估使用功能性碳纳米管 (CNT) 板间层替代传统双极板的替代PEMFC设计.
- 调查这种新型设计对PEMFC在一系列相对湿度 (RH) 条件下的性能,耐力和稳定性的影响.
主要方法:
- 通过激光处理制造一个雕刻的通道肋 CNT 板 (≈30 μm).
- 在PEMFC中,将CNT表作为气体扩散层和催化剂层之间的中间层集成.
- 修改后的PEMFC在广泛的RH范围 (40-100%RH) 的性能测试.
主要成果:
- 在所有测试的RH条件下,CNT板间层显著提高了PEMFC性能.
- 与传统设计相比,功率密度增加了约270%.
- 在电荷转移电阻 (≈76.1%) 和欧姆电阻 (≈27.0%) 中显著降低.
- 显示了显著的稳定性,在整个RH范围内的性能变化减少了87.5%.
结论:
- 拟议的CNT板间层有效地管理反应物和水,提高PEMFC的性能和稳定性.
- 这种创新设计为减轻在不同湿度环境中的性能波动提供了有希望的解决方案.
- 该战略提高了PEMFC技术的商业可行性,用于更广泛的应用.
