碳纳米管添加剂对质子交换膜燃料电池低铂载量膜电极性能的影响研究
以碳纳米管(CNT)作为低铂载量膜电极(CCM)催化层(0.1 mgPt·cm-2)添加剂,研究了CNT的添加方式对催化层微观结构以及膜电极性能的影响.结果表明,与常规低铂载量催化层相比,在其表面喷涂一层CNT或将CNT均匀分散到Pt/C催化层中均有利于提升低铂载量膜电极的输出性能,在70℃和100％相对湿度条件下最高输出功率比常规低铂载量膜电极的0.522 W,cm-2分别提升了22.4％和60.0％,并且均匀分散添加方式优于分层添加方式,其原因在于分层添加CNT后改善了低铂催化层和气体扩散层之间的接触界面,降低了催化层与扩散层间的接触电阻,而均匀分散添加方式除了可降低界面接触电阻外,还显著改善了低铂催化层中的气体传输,大幅提升了Pt催化剂的利用效率,使得膜电极电化学反应电阻明显降低.进一步对均匀分散添加方式中CNT的载量进行优化,表明CNT添加量为37.5 μg·cm-2时电池输出性能最佳,70℃和100％相对湿度条件下的最大输出功率达到0.91 W·cm-2.本研究工作表明,将CNT均匀分散添加到催化层中是一种有效提升低铂载量膜电极性能的方法.
质子交换膜燃料电池、催化层、碳纳米管、低铂、膜电极
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项目受北京市重点研发计划Z171100000917011;国家自然科学基金.21722601,21576007;中央高校基本科研业务费专项资助
2019-03-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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