Mixed Reactant Low Temperature Fuel Cells: The Swiss-Roll Cell Design and Selective Electrocatalysts
Notice bibliographique
Résumé
Eliminating the proton exchange membrane (PEM) together with the platinum-based anode and cathode catalysts and replacing the bulky bipolar plates with lighter and flexible alternatives, would significantly improve the economic outlook of low temperature fuel cells operated with liquid fuels. To address the afore-mentioned issues of PEM fuel cells, at the University of British Columbia we have developed a novel mixed reactant fuel cell design referred to as the Swiss-roll cell, fed with a two-phase mixture of liquid fuel and air (or oxygen) [1-5]. Here, a research progress review is presented related to both selective electrocatalysis and Swiss-roll cell engineering applied to two alkaline fuel cell systems: sodium borohydride – oxygen and sodium borohydride – nitrous oxide, respectively. On the anode, the borohydride electro-oxidation reaction is a complex, up to eight electron transfer process, with possibly competing hydrogen evolution generated by either faradaic (i.e., electrocatalytic) or non-faradaic (i.e., thermocatalytic) pathways. Experimental results correlated with density functional theory modelling predictions are discussed focused on the borohdyride electro-oxidation mechanism on catalysts such as: Pt, Au and Os. On the cathode side, in case of the oxygen reduction reaction (ORR) in alkaline media the comparative performance of gas diffusion electrodes with electrocatalysts such as MnO2, Ag and Fe-aminoantypyrine (Fe-AAPyr) is presented. For nitrous oxide reduction, the electrode kinetics on Pd and Pt electrocatalysts are compared. It is shown that the selective electrocatalyst discovery combined with cell electrochemical engineering innovations enables significant improvements in the power output, reaching 250 mW/cm2 for the membrane-free Swiss-roll mixed-reactant direct borohdyride fuel cell operated at 50 0C and near atmospheric pressure using non-platinum anode and cathode catalysts. References: A. Aziznia, C. Oloman and E.L. Gyenge, J.Power Sources , 212, 154-160 (2012). A. Aziznia, C. Oloman and E.L. Gyenge, ChemSusChem , 6, 847-855 (2013). A. Serov, A. Aziznia, P. H. Benhangi, K. Artyushkova, P. Atanassov and E. Gyenge, J. Mat. Chem. A, 1, 14384-14391, (2013). A. Aziznia, C. Oloman and E.L. Gyenge, J.Power Sources , 265, 201-213 (2014). C. W. Oloman, British Patent GB 2474202, 2012. Figure 1
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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 | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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 ».