Katalysatorbeschichtete Membrantechnik

Katalysatorbeschichtete Membrantechnik – Cheersonic

Verwendung eines Ultraschallsprays zur Herstellung von MEAs mit ultraniedriger Pt-Beladung mit der katalysatorbeschichteten Membrantechnik. Die Kathoden-Pt-Beladung, die mit Katalysatortinte durch das Ultraschall-Sprühverfahren beschichtet wurde, wurde untersucht. Es wurde festgestellt, dass 0,272 mgPt/cm2 die beste Leistung für 33 Gew.-% Nafion-Gehalt in einer katalysatorbeschichteten Membran zeigten, wenn sie mit einer SGL 24BC-Gasdiffusionsschicht mit Ultraschall sprühbeschichtet wurde. Die verschiedenen Kathoden-Pt-Beladungs- und Nafion-Gehaltsverhältnisse wurden in dieser Arbeit getestet. Es wurde festgestellt, dass eine niedrigere Pt-Beladung ein niedrigeres Nafion-Gehaltsverhältnis begünstigt. Es wurde auch festgestellt, dass bei Pt-Beladungen von 0,232 und 0,155 mgPt/cm2 die Leistungsdichte der Kathodenmasse für ein 20 Gew.-% Nafion bei 600 mA/cm2 Stromdichte 1,69 bzw. 2,36 W/mgPt beträgt. Und bei Pt-Beladungen von 0,232 und 0,155 mgPt/cm2 beträgt die Leistungsdichte der Kathodenmasse für eine 20 Gew.-% Nafion-Kathode bei Spitzenleistung 2,16 bzw. 2,93 W/mgPt.

In anderer Literatur ist die Leistungsdichte der Kathodenmasse höher als diese Arbeit, wenn die Pt-Beladung weniger als 0,1 mgPt/cm2 beträgt. Obwohl diese Fälle die Katalysatorkosten (etwa 20 %) verringerten, erhöhten sich die Gesamtkosten. Und der Gesamtkostenanstieg bedeutet, dass die anderen Komponenten in Brennstoffzellen (Membran, Gasdiffusionsschicht und Bipolarplatte) aufgrund geringerer Leistung zunehmen und mehr Zellen benötigen, um die gleiche Leistung beizubehalten. Diese Arbeit zeigte eine ähnliche Kathoden-Massenleistungsdichte wie andere Literatur, sogar solche, die unter Sauerstoffoxidationsmittel oder Gegendruck für Pt-Beladungen von mehr als 0,1 mgPt/cm2 getestet wurden.

Und diese Ergebnisse implizieren, dass die Kathodenleistungsmassendichte unter den gleichen Betriebsbedingungen höher ist als die Ergebnisse anderer Literatur in dieser Arbeit. Die höhere Leistungsdichte der Kathodenmasse könnte zur Optimierung des Nafion-Gehaltsverhältnisses und der katalysatorbeschichteten Membrantechnik in diesem Artikel beitragen.

Eine weitere Verbesserung der Kathoden-Massenleistungsdichte kann entweder durch Verringern der Kathoden-Pt-Beladung oder der Tintenformel erreicht werden. Diese Studie präsentiert die ersten Ergebnisse, die eine hohe Kathodenmassenleistungsdichte und Brennstoffzellenleistung mit Luftoxidationsmittel und Umgebungsdruck zeigen. Über weitere Studien (z. B. HT-niedrige RH, Bedingungen, AC-Impedanztests) wird in Zukunft berichtet.