缓解区提高了电化学转换装置中超薄膜的耐用性
Audrey K Taylor1, Megan McVeigh1, Catherine Weiss2
1Chemistry and Nanoscience Center, National Laboratory of the Rockies, Golden, Colorado 80401, United States.
概括
电化学设备中超薄膜的机械应力导致过早故障. 在扩散介质中开发缓解区域通过减少压缩,提高设备耐用性来显著改善膜电极组件 (MEA) 的寿命.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 电化学转换系统,如燃料电池,通常在它们的膜电极组件 (MEAs) 中使用超薄的聚合物电解质膜 (≤15μm).
- 这些薄膜容易过早失效,原因是设备集成过程中应力度引起的机械降解.
研究的目的:
- 通过减轻非均压缩来开发一种策略,以减轻MEA中的机械降解.
- 提高电化学转换系统的耐用性和使用寿命.
主要方法:
- 引入通过切除围绕膜电极组件的碳状扩散介质的部分而创建的"浮雕区域".
- 将这些修改后的扩散介质集成到燃料电池测试平台中.
- 使用加速应力协议进行性能和耐久性测试.
主要成果:
- 与传统保护的MEA相比,在带有缓解区的MEA中观察到运行寿命的6倍改善 (大约1500小时).
- 缓解区有效地缓解了MEA活跃区域的过度和不均压缩.
- 这种方法成功地将设备级工程效应与固有的材料限制脱.
结论:
- 开发的缓解区战略有效地提高了MEA在电化学设备中的机械强度和寿命.
- 这种方法提供了一个硬件独立的解决方案,通过管理机械应力来改善设备寿命.
- 这些发现为更耐用,更可靠的电化学转换系统提供了途径.


