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固体高分子形燃料電池のフラツデイングにおよぼす触媒層とガス拡散層の劣化の影響

机译:催化剂层和气体扩散层的劣化对聚合物电解质燃料电池溢流的影响

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摘要

固体高分子形燃料電池(PEFC)に使用される固体高分子rn電解質膜(PEM)は,高含水状態において高いプロトン伝rn導性を示す。したがって,高いセル性能を得るためには,燃rn料および酸化剤を十分に加湿して供給するとともに,触媒rn層(CL)で発電によって生成された水をCLとガス拡散層rn(GDL)との間に設けた水管理多孔層(WML)によってセrnル内部に保持するなどしてPEMを高含水状態に保持rnした運転が必要となる。%Regarding a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), the influence of degradations of a catalyst layer and a gas diffusion layer which are parts of membrane electrode assembly (MEA) on electrode flooding was investigated. On a PEFC, high humidity operation is desired for high performance because it is necessary to contain much water in proton exchange membrane and ionomer at catalyst layer. Additionally, high gas utilization is required for high system efficiency. However, under these conditions, significant degradation in a cell performance is caused by water-flooding of electrodes. The purpose of this study is to investigate how the degradation of a catalyst layer and a gas diffusion layer give the influence to occur flooding on electrode. The single cell was generated at 0.3 A/cm~2 under high humidity operation for 10000 hours. And the cell performance was evaluated as cell voltage, cell resistance, IV curves, gas crossover rate, electrochemical surface area and Oxygen gain in order to find which part of the cell dominates such cell degradation. Consequently, it is found that the gas diffusivity degradation finally dominates the decay of the cell performance and it is mainly caused not in the gas diffusion layer but in the catalyst layer.
机译:高分子电解质燃料电池(PEFC)中使用的高分子电解质膜(PEM)在高水含量下具有高质子传导性。因此,为了获得高电池性能,燃料rnn和氧化剂被充分地加湿和供应,并且在催化剂rn层(CL)中由发电产生的水与CL和气体扩散层rn(GDL)混合。有必要通过通过设置在PEM和水箱之间的水管理多孔层(WML)将PEM保持在电池内部,将其保持在高含水量状态。关于聚合物电解质燃料电池(PEFC),研究了作为膜电极组件(MEA)的一部分的催化剂层和气体扩散层的降解对电极溢流的影响。在PEFC上,期望高湿度下操作。高性能是因为必须在质子交换膜和催化剂层的离聚物中包含大量的水,此外,为了提高系统效率还需要高的气体利用率,但是在这些条件下,注水会导致电池性能显着下降这项研究的目的是研究催化剂层和气体扩散层的降解如何对电极上的溢流产生影响。在高湿度下运行10000次,在0.3 A / cm〜2的条件下产生单电池并将电池性能评估为电池电压,电池电阻,IV曲线,气体穿越速率,电化学表面积和氧气增湿,顺序为t。找出减少这种电池降解的那部分电池,发现减少气体扩散率最终控制电池性能的下降,这主要不是由气体扩散层引起的,而是由催化剂层引起的。

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