Rheological Investigation on the Microstructure of Fuel Cell Catalyst Inks

离聚物 材料科学 炭黑 微观结构 化学工程 碳纤维 流变学 剪切减薄 小角X射线散射 催化作用 Nafion公司 粘度 复合材料 流变仪 聚合物 有机化学 散射 化学 物理化学 天然橡胶 共聚物 工程类 物理 光学 复合数 电化学 电极
作者
Sunilkumar Khandavalli,Jae Hyung Park,Nancy N. Kariuki,Deborah J. Myers,Jonathan J. Stickel,Katherine E. Hurst,K.C. Neyerlin,Michael Ulsh,Scott A Mauger
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:10 (50): 43610-43622 被引量:137
标识
DOI:10.1021/acsami.8b15039
摘要

We present a rheological investigation of fuel cell catalyst inks. The effects of ink parameters, which include carbon black-support structure, Pt presence on carbon support (Pt-carbon), and ionomer (Nafion) concentration, on the ink microstructure of catalyst inks were studied using rheometry in combination with ultrasmall-angle X-ray scattering (USAXS) and dynamic light scattering (DLS). Dispersions of a high-surface-area carbon (HSC), or Ketjen black type, demonstrated a higher viscosity than Vulcan XC-72 carbon due to both a higher internal porosity and a more agglomerated structure that increased the effective particle volume fraction of the inks. The presence of Pt catalyst on both the carbon supports reduced the viscosity through electrostatic stabilization. For carbon-only dispersions (without Pt), the addition of ionomer up to a critical concentration decreased the viscosity due to electrosteric stabilization of carbon agglomerates. However, with Pt-carbon dispersions, the addition of ionomer showed contrasting behavior between Vulcan and HSC supports. In the Pt-Vulcan dispersions, the effect of ionomer addition on the rheology was qualitatively similar to Vulcan dispersions without Pt. The Pt-HSC dispersions showed an increased viscosity with ionomer addition and a strong shear-thinning nature, indicating that Nafion likely flocculated the Pt-HSC aggregates. These results were verified using DLS and USAXS. Further, the observations of the effect of ionomer:carbon ratio and a comparison between carbons of different surface areas provided insights on the microstructure of the catalyst ink corresponding to the optimized I/ C ratio for fuel cell performance reported in the literature.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
烟花应助zz采纳,获得10
1秒前
烤鸭卷饼发布了新的文献求助10
1秒前
布布爱吃炸鸡完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
伍声痕发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
6秒前
6秒前
Hello应助0808采纳,获得10
6秒前
Echo完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
dayrim完成签到,获得积分10
7秒前
讨厌桃子发布了新的文献求助10
7秒前
小祺发布了新的文献求助30
8秒前
勤劳寒烟完成签到,获得积分10
8秒前
zz完成签到,获得积分10
9秒前
天天快乐应助小幸丶采纳,获得10
9秒前
10秒前
小超完成签到,获得积分10
10秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
10秒前
dddd发布了新的文献求助10
10秒前
bobo发布了新的文献求助10
10秒前
jessie发布了新的文献求助10
11秒前
majar发布了新的文献求助30
11秒前
zz发布了新的文献求助10
12秒前
Lin3J发布了新的文献求助10
12秒前
陆枝完成签到,获得积分10
13秒前
搜集达人应助滕滕采纳,获得10
13秒前
Anran发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
哇哦哦完成签到,获得积分10
15秒前
a812_wangwang完成签到,获得积分10
16秒前
斯文败类应助星空采纳,获得10
16秒前
16秒前
17秒前
打打应助majar采纳,获得50
17秒前
星辰大海应助杭幻丝采纳,获得10
18秒前
搜集达人应助Kaleem采纳,获得10
18秒前
18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
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.).. Frederic G. Reamer 1070
Alloy Phase Diagrams 1000
Introduction to Early Childhood Education 1000
2025-2031年中国兽用抗生素行业发展深度调研与未来趋势报告 1000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 891
Historical Dictionary of British Intelligence (2014 / 2nd EDITION!) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5424595
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4538935
关于积分的说明 14164426
捐赠科研通 4455911
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2443990
邀请新用户注册赠送积分活动 1435069
关于科研通互助平台的介绍 1412452