Effect of polytetrafluoroethylene distribution in the gas diffusion layer on water flooding in proton exchange membrane fuel cells

聚四氟乙烯 质子交换膜燃料电池 气体扩散 材料科学 介电谱 碳纤维 化学工程 接触角 扩散 复合材料 电极 电化学 化学 燃料电池 复合数 物理 工程类 热力学 物理化学
作者
Wei Song,Hongmei Yu,Zhigang Shao,Baolian Yi,Jin Lin,Na Liu
出处
期刊:Chinese Journal of Catalysis [Elsevier BV]
卷期号:35 (4): 468-473 被引量:24
标识
DOI:10.1016/s1872-2067(14)60014-0
摘要

The effect of polytetrafluoroethylene (PTFE) distribution in the gas diffusion layer on water flooding in proton exchange membrane fuel cells was investigated. PTFE was introduced within micropores of carbon papers, to achieve hydrophobicity under different pressures. Carbon papers were subjected to vacuum conditions during immersion in PTFE solution to prepare gas diffusion layers. Residual gas within the carbon papers was eliminated, and PTFE evenly infused within the pores. Cross-sections of the carbon papers indicated that vacuum treatment improved PTFE distribution. The same PTFE content resulted in a decreased water contact angle of the carbon paper because of the greater PTFE content within the micropores. The proportions of hydrophobic and hydrophilic pores within the carbon papers were investigated. The proportion of hydrophobic pores increased during the vacuum treatment. Membrane electrode assemblies (MEAs) were fabricated using the treated hydrophobic carbon papers as gas diffusion layers and were evaluated in a full-sized fuel cell. The uniform PTFE distribution of the carbon paper benefited fuel performance. Electrochemical impedance spectroscopy indicated that the improved MEA possessed favorable resistance to water flooding.
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