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Effects of Pt loading in the anode on the durability of a membrane–electrode assembly for polymer electrolyte membrane fuel cells during startup/shutdown cycling

阳极 电解质 材料科学 阴极 质子交换膜燃料电池 膜电极组件 化学工程 电化学 降级(电信) 腐蚀 电极 复合材料 化学 电气工程 工程类 物理化学 有机化学 生物化学
作者
KwangSup Eom,GyeongHee Kim,EunAe Cho,Jong Hyun Jang,Hyoung‐Juhn Kim,Sung Jong Yoo,Soo‐Kil Kim,Bo Hong
出处
期刊:International Journal of Hydrogen Energy [Elsevier BV]
卷期号:37 (23): 18455-18462 被引量:38
标识
DOI:10.1016/j.ijhydene.2012.09.077
摘要

A polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) stack of a fuel cell vehicle (FCV) is inevitably exposed to reverse current conditions, which are formed by the oxygen reduction reaction (ORR) induced at the anode with a hydrogen/air boundary during startup/shutdown processes. With an increase in the reverse current, the degradation rate of the cathode that experiences a highly corrosive condition (locally high potential) increases. In this work, the anode Pt loading is decreased from 0.4 to 0.1 mg cm−2 to decrease the reverse current. The decrease in the anode Pt loading is found to decrease the hydrogen oxidation rates (HOR) during normal operation, but this loading decrease barely affected the cell performance. However, a decrease in the anode Pt loading can significantly decrease the reverse current, leading to a diminished cathode degradation rate during startup/shutdown cycling. It is revealed by slow decreases in the cell performance (i–V curves) and electrochemical active surface area (EAS), and a slow increase in the charge-transfer resistance (Rct), which can be attributed to corrosion of the carbon support and dissolution/migration/agglomeration of the platinum catalyst.
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