Balancing proton and mass transfers in cathode catalyst layer of high-temperature proton exchange membrane fuel cell via gradient porous structure design

质子交换膜燃料电池 阴极 传质 多孔性 化学工程 化学 磷酸 膜电极组件 扩散 质子输运 催化作用 材料科学 电极 分析化学(期刊) 电解质 色谱法 热力学 物理化学 有机化学 生物化学 物理 工程类
作者
Genghang Li,Chengwei Deng,Feng Ji,Bowen Zheng,Xingjian Wang,Tao Wang
出处
期刊:Journal of Power Sources [Elsevier BV]
卷期号:593: 233807-233807 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.jpowsour.2023.233807
摘要

The porous structure within the cathode catalyst layers (CLs) plays a crucial role in facilitating phosphoric acid (PA) invasion and oxygen diffusion, which was essential for establishing the triple-phase boundaries (TPBs) in high-temperature proton exchange membrane fuel cells (HT-PEMFCs). In this work, a gradient porous structure is deliberately constructed within the cathode CL by carefully controlling the microstructures of the double CLs. The effects of pore diameter distribution in the cathode CL and PA content in the membrane electrode assembly (MEA) on the single cell performance of HT-PEMFC are systematically investigated. By incorporating an appropriate amount of PA in the MEA, along with the optimized gradient porous structure, the inner pores effectively stored acid and prevented its outward diffusion. Simultaneously, the pores in the outer CL provided additional pathways for oxygen transfer. Consequently, the optimized gradient porous structure enhanced the peak power density of H2/Air fuel cells to 0.510 W cm−2 at a Pt loading of 0.5 mgPt cm−2, a notable improvement compared to 0.396 W cm−2 of the traditional single CL. The mechanism analysis further reveals that the cathode CL with gradient porous structure can successfully balance proton transfer and mass transfer, hence reducing the polarizations in fuel cell.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
大力的灵雁应助abz采纳,获得30
1秒前
耐斯糖完成签到 ,获得积分10
3秒前
小树完成签到,获得积分10
5秒前
7秒前
等风来完成签到 ,获得积分10
8秒前
10秒前
11秒前
haoliangshi发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
Hazel完成签到,获得积分10
13秒前
灵鹿完成签到,获得积分10
13秒前
RR完成签到,获得积分10
14秒前
顾卿发布了新的文献求助10
14秒前
FashionBoy应助超级无敌大帅采纳,获得10
15秒前
Yueyue完成签到,获得积分10
16秒前
李瑞春发布了新的文献求助10
17秒前
shinn发布了新的文献求助10
18秒前
夏目贵者发布了新的文献求助10
18秒前
ZZZHHH77完成签到,获得积分10
19秒前
xc完成签到,获得积分10
20秒前
Ava应助可耐的断缘采纳,获得10
21秒前
照月完成签到,获得积分10
26秒前
Yucorn完成签到 ,获得积分10
26秒前
的卢小马完成签到 ,获得积分10
26秒前
27秒前
852应助顺利毕业采纳,获得10
28秒前
pt完成签到 ,获得积分20
29秒前
30秒前
科研通AI6.2应助夏目贵者采纳,获得10
30秒前
Weaver_312完成签到,获得积分10
31秒前
鹏gg完成签到 ,获得积分10
32秒前
JamesPei应助李明星采纳,获得10
32秒前
33秒前
34秒前
35秒前
旅行的小七仔关注了科研通微信公众号
35秒前
111发布了新的文献求助10
37秒前
38秒前
大模型应助窗外风雨阑珊采纳,获得10
39秒前
张张发布了新的文献求助10
40秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Lewis’s Child and Adolescent Psychiatry: A Comprehensive Textbook Sixth Edition 2000
Wolffs Headache and Other Head Pain 9th Edition 1000
Continuing Syntax 1000
Encyclopedia of Quaternary Science Reference Work • Third edition • 2025 800
Signals, Systems, and Signal Processing 510
荧光膀胱镜诊治膀胱癌 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6221341
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8046374
关于积分的说明 16774298
捐赠科研通 5306784
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2827000
邀请新用户注册赠送积分活动 1805188
关于科研通互助平台的介绍 1664589