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北京大学最新研究:高功率密度质子交换膜燃料电池微孔层界面传输的调节

论论资讯 | 2023-12-07 3热度

Journal of Colloid and Interface Science

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Modulation of transport at the interface in the microporous layer for high power density proton exchange membrane fuel cells

Wu Ningran; Liu Ye; Zhang Shengping; Hou Dandan; Yang Ruizhi; Qi Yue; Wang Luda

Published:2023-11-28
DOI:10.1016/j.jcis.2023.11.089

研究背景

随着环境保护意识的提高,燃料电池作为一种高效将化学能转化为电能的设备,逐渐受到人们的重视。然而,传统的微孔层(MPL)在促进气体传输和消除水分的同时,也限制了质子交换膜(PEM)燃料电池的功率密度。因此,如何解决传统MPL存在的问题,提高PEM燃料电池的功率密度,成为了当前研究领域的一个重要问题。

研究内容

本研究通过识别合适的材料和减轻微孔层和催化层之间的界面处的质量传输损失,增强了质子交换膜(PEM)燃料电池的功率密度。研究人员发现,采用高电子导电性、石墨烯与水之间滑移行为以及纳米孔石墨烯促进快速水蒸发等方法,可以有效地解决传输相关的挑战。此外,研究人员还评估了两种石墨烯作为微孔层中碳黑的替代品,结果表明,这些石墨烯可以在所有湿度条件下提高功率密度(最高可达1.1 W/cm²),并且相对于碳黑微孔层,减少了75%的质量传输阻力,是下一代PEM燃料电池的有希望的候选材料。

研究意义

本研究的创新点在于通过对微孔层和催化层之间界面处的质量传输损失进行研究,提高了PEM燃料电池的功率密度。这些研究结果不仅为下一代PEM燃料电池的研发提供了有希望的候选材料,还为控制胶体系统中的界面质量传输提供了指导。这项研究的意义在于推动了燃料电池技术的发展,为环境保护事业做出了贡献。

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