In-situ growth of PPy/MnOx radical quenching layer for durability enhancement of proton exchange membrane in PEMFCs

质子交换膜燃料电池 猝灭(荧光) 材料科学 化学工程 功率密度 化学 物理 功率(物理) 生物化学 量子力学 荧光 工程类
作者
Xianhe Shen,Xian Liang,Yan Xu,Weisheng Yu,Qiuhua Li,Xiaolin Ge,Liang Wu,Tongwen Xu
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier]
卷期号:675: 121556-121556 被引量:23
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2023.121556
摘要

Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs), which exhibit low environmental impact and high power density, have attracted considerable interest as clean and efficient energy conversion technology. However, the oxidative degradation of the proton exchange membrane (PEM) by in-situ generated peroxide and hydroxyl free radicals commonly leads to performance losses in PEMFC. To alleviate the chemical attack on PEM, we report an antioxidant approach to growing a polypyrrole/manganese dioxide (PPy/MnOx) radical quenching layer on a highly proton conductive membrane surface. The resulting PEM displays improved durability in PEMFC compared with the pristine membrane, as evidenced by at least 150 h stable discharging performance in an H2/O2 PEMFC at a current density of 200 mA cm−2 at 80 °C and a much slower open circuit voltage (OCV) decay. Moreover, the ex-situ conductivity and in-situ fuel cell test indicate that the porous radical quenching layer has a tiny impact on the fuel cell performance. The resultant H2/O2 PEMFC single cell containing the chemically stable PEM exhibits a promisingly high power density of over 900 mW cm−2 at 80 °C with 100% RH.

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