PEMFC Catalyst Layers: The Role of Micropores and Mesopores on Water Sorption and Fuel Cell Activity
Notice bibliographique
Résumé
The effects of carbon microstructure and ionomer loading on water vapor sorption and retention in catalyst layers (CLs) of PEM fuel cells are investigated using dynamic vapor sorption. Catalyst layers based on Ketjen Black and Vulcan XC-72 carbon blacks, which possess distinctly different surface areas, pore volumes, and microporosities, are studied. It is found that pores <20 nm diameter facilitate water uptake by capillary condensation in the intermediate range of relative humidities. A broad pore size distribution (PSD) is found to enhance water retention in Ketjen Black-based CLs whereas the narrower mesoporous PSD of Vulcan CLs is shown to have an enhanced water repelling action. Water vapor sorption and retention properties of CLs are correlated to electrochemical properties and fuel cell performance. Water sorption enhances electrochemical properties such as the electrochemically active surface area (ESA), double layer capacitance and proton conductivity, particularly when the ionomer content is very low. The hydrophilic properties of a CL on the anode and the cathode are adjusted by choosing the PSD of carbon and the ionomer content. It is shown that a reduction of ionomer content on either cathode or anode of an MEA does not necessarily have a significant detrimental effect on the MEA performance compared to the standard 30 wt % ionomer MEA. Under operation in air and high relative humidity, a cathode with a narrow pore size distribution and low ionomer content is shown to be beneficial due to its low water retention properties. In dry operating conditions, adequate ionomer content on the cathode is crucial, whereas it can be reduced on the anode without a significant impact on fuel cell performance.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».