| 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 |
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| 引用本文： | 崔丽瑞,张劲,孙一焱,卢善富,相艳.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[J].化学学报,2019,77(1):47-53. |
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| 作者姓名： | 崔丽瑞 张劲 孙一焱 卢善富 相艳 |
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| 作者单位： | 北京航空航天大学空间与环境学院仿生能源材料与器件北京市重点实验室 北京100191;北京航空航天大学空间与环境学院仿生能源材料与器件北京市重点实验室 北京100191;北京航空航天大学空间与环境学院仿生能源材料与器件北京市重点实验室 北京100191;北京航空航天大学空间与环境学院仿生能源材料与器件北京市重点实验室 北京100191;北京航空航天大学空间与环境学院仿生能源材料与器件北京市重点实验室 北京100191 |
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| 基金项目： | 项目受北京市重点研发计划（No.Z171100000917011）、国家自然科学基金（Nos.21722601，21576007）和中央高校基本科研业务费专项资助. |
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| 摘 要： | 以碳纳米管(CNT)作为低铂载量膜电极(CCM)催化层(0.1mgPt·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0.522W·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37.5μg·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0.91W·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.
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| 关 键 词： | 质子交换膜燃料电池 催化层 碳纳米管 低铂 膜电极 |
Effect of Addition of Carbon Nanotubes on the Performance of a Low Pt Loading Membrane-Electrode-Assembly in Proton Exchange Membrane Fuel Cells |
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| Cui Lirui,Zhang Jin,Sun Yiyan,Lu Shanfu,Xiang Yan.Effect of Addition of Carbon Nanotubes on the Performance of a Low Pt Loading Membrane-Electrode-Assembly in Proton Exchange Membrane Fuel Cells[J].Acta Chimica Sinica,2019,77(1):47-53. |
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| Authors: | Cui Lirui Zhang Jin Sun Yiyan Lu Shanfu Xiang Yan |
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| Institution: | Beijing Key Laboratory of Bio-inspired Energy Materials and Devices, School of Space and Environment, Beihang University, Beijing 100191 |
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| Abstract: | Cui Lirui;Zhang Jin;Sun Yiyan;Lu Shanfu;Xiang Yan(Beijing Key Laboratory of Bio-inspired Energy Materials and Devices,School of Space and Environment,Beihang University,Beijing 100191) |
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| Keywords: | proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) catalytic layer carbon nanotube low-Pt loading membrane electrode assembly |
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