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碱性膜燃料电池阳极双催化层结构与性能研究
1
作者
尹燕
刘洋
+1 位作者
祝伟康
张俊锋
《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期40-45,共6页
改善阳极水管理是碱性阴离子交换膜(AEM)燃料电池重要的研究课题.在质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极研究中,发现改变催化层内部结构能够有效改善阴极的水管理能力,然而目前关于AEM燃料电池催化层相关研究较少.本研究针对AEM燃料电池阳极...
改善阳极水管理是碱性阴离子交换膜(AEM)燃料电池重要的研究课题.在质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极研究中,发现改变催化层内部结构能够有效改善阴极的水管理能力,然而目前关于AEM燃料电池催化层相关研究较少.本研究针对AEM燃料电池阳极水分布特点,利用Pt/C和PtRu/C催化剂在碱性条件下氢氧化反应(HOR)的活性差异,设计了双层催化剂结构.当活性较高的PtRu/C层靠近气体扩散层,活性较低Pt/C层靠近AEM时,双催化层形成与单一催化层水分布相反的活性梯度,能够有效改善水分布,在测试温度为30℃和100%相对湿度时,获得较高峰值功率密度88.1 mW/cm^(2).研究成果为碱性膜燃料电池的阳极催化层结构设计提出一种新思路.
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关键词
碱性膜燃料电池
水管理
双层催化层
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职称材料
PEMFC阴极催化层结构分析
2
作者
王睿卿
隋升
《电化学》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第6期595-604,共10页
采用CCS法(catalyst coated substrate)构建铂纳米颗粒(Pt-NPs)和铂纳米线(Pt-NWs)双层催化层结构,分析其对单电池电化学性能的影响。对于富铂/贫铂双层铂纳米颗粒结构,靠近质子交换膜侧的富铂层中致密的铂颗粒结构能促进ORR速率,而靠...
采用CCS法(catalyst coated substrate)构建铂纳米颗粒(Pt-NPs)和铂纳米线(Pt-NWs)双层催化层结构,分析其对单电池电化学性能的影响。对于富铂/贫铂双层铂纳米颗粒结构,靠近质子交换膜侧的富铂层中致密的铂颗粒结构能促进ORR速率,而靠近气体扩散层一侧的具有更高的孔隙率和平均孔尺寸的贫铂层,有利于反应气体的传输和扩散,当贫富铂层铂载量比为1:2时,单电池测试表现出最优性能,在0.6 V时的电流密度达到了1.05 A·cm^(-2),峰值功率密度为0.69 W·cm^(-2),较常规单层催化层结构提升了21%。在以Pt-NPs作为基底层时生长Pt-NWs时,得到了梯度分布的双层结构。铂颗粒的存在促进了铂前驱体的还原,并为新形成的铂原子提供了沉积位置。在Pt-NPs基底上生长的Pt-NWs具有更均匀的分布以及更致密的绒毛结构,并且自然形成了一种梯度分布。优化后的Pt-NWs催化层在0.6 V时的电流密度提高了21%。含有双层催化层结构的膜电极具有更高的催化剂利用率,对阴极催化层结构的优化和制备提供了新思路。
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关键词
质子交换膜燃料电池
双层催化层
膜电极
阴极
铂纳米线
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职称材料
题名
碱性膜燃料电池阳极双催化层结构与性能研究
1
作者
尹燕
刘洋
祝伟康
张俊锋
机构
天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室
出处
《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期40-45,共6页
基金
国家重点研发计划资助项目(2018YFB0105405).
文摘
改善阳极水管理是碱性阴离子交换膜(AEM)燃料电池重要的研究课题.在质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极研究中,发现改变催化层内部结构能够有效改善阴极的水管理能力,然而目前关于AEM燃料电池催化层相关研究较少.本研究针对AEM燃料电池阳极水分布特点,利用Pt/C和PtRu/C催化剂在碱性条件下氢氧化反应(HOR)的活性差异,设计了双层催化剂结构.当活性较高的PtRu/C层靠近气体扩散层,活性较低Pt/C层靠近AEM时,双催化层形成与单一催化层水分布相反的活性梯度,能够有效改善水分布,在测试温度为30℃和100%相对湿度时,获得较高峰值功率密度88.1 mW/cm^(2).研究成果为碱性膜燃料电池的阳极催化层结构设计提出一种新思路.
关键词
碱性膜燃料电池
水管理
双层催化层
Keywords
anion-exchange membrane fuel cell
water management
anode dual catalyst layers
分类号
TK-9 [动力工程及工程热物理]
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职称材料
题名
PEMFC阴极催化层结构分析
2
作者
王睿卿
隋升
机构
上海交通大学燃料电池研究所
出处
《电化学》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第6期595-604,共10页
基金
国家自然科学基金项目(No.21576164)资助
文摘
采用CCS法(catalyst coated substrate)构建铂纳米颗粒(Pt-NPs)和铂纳米线(Pt-NWs)双层催化层结构,分析其对单电池电化学性能的影响。对于富铂/贫铂双层铂纳米颗粒结构,靠近质子交换膜侧的富铂层中致密的铂颗粒结构能促进ORR速率,而靠近气体扩散层一侧的具有更高的孔隙率和平均孔尺寸的贫铂层,有利于反应气体的传输和扩散,当贫富铂层铂载量比为1:2时,单电池测试表现出最优性能,在0.6 V时的电流密度达到了1.05 A·cm^(-2),峰值功率密度为0.69 W·cm^(-2),较常规单层催化层结构提升了21%。在以Pt-NPs作为基底层时生长Pt-NWs时,得到了梯度分布的双层结构。铂颗粒的存在促进了铂前驱体的还原,并为新形成的铂原子提供了沉积位置。在Pt-NPs基底上生长的Pt-NWs具有更均匀的分布以及更致密的绒毛结构,并且自然形成了一种梯度分布。优化后的Pt-NWs催化层在0.6 V时的电流密度提高了21%。含有双层催化层结构的膜电极具有更高的催化剂利用率,对阴极催化层结构的优化和制备提供了新思路。
关键词
质子交换膜燃料电池
双层催化层
膜电极
阴极
铂纳米线
Keywords
proton exchange membrane fuel cell
double-layer catalytic layer
membrane electrode assembly
cathode
platinum nanowires
分类号
TM911.4 [电气工程—电力电子与电力传动]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
碱性膜燃料电池阳极双催化层结构与性能研究
尹燕
刘洋
祝伟康
张俊锋
《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
0
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职称材料
2
PEMFC阴极催化层结构分析
王睿卿
隋升
《电化学》
CAS
CSCD
北大核心
2021
0
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职称材料
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