Study of Cathode Catalyst Layers for Anion Exchange Membrane Fuel Cells Using Fe-N-C Catalyst and a Novel Polymer Electrolyte
Notice bibliographique
Résumé
In this work, we examined the cell performance of membrane-electrode assemblies (MEAs), for anion exchange membrane fuel cells (AEMFCs), using a non-noble metal catalyst and a novel polymer electrolyte. The chemical structure of quaternized poly(arylene perfluoroalkylene), i.e., QPAF-4 (ion exchange capacity: IEC = 2.1 meq g-1) developed in this laboratory1 is shown in Figure 1. Since this ionomer is soluble in lower alcohols such as methanol, it is also suitable for use as an electrode binder. The non-precious metal catalyst cell was loaded with 0.45 mg cm-2 Fe-N-C catalyst supplied by Pajarito Powder on the cathode and 0.45 mg cm-2 platinum catalyst on the anode, respectively. Pt loaded on carbon black (Pt/CB, TEC10E50E), supplied from TKK Japan, was used as the platinum electrocatalyst. Figure 2 shows the results of current-voltage (I-V) measurements of the cell using the Fe-N-C catalyst under back pressures from 0 to 100 kPag (same pressure on both sides) at 60 oC, 100% RH; anode H2 (100 mL min-1); cathode O2 (100 mL min-1). The cell using the Fe-N-C catalyst showed hysteresis in the I-V curves between increasing and decreasing current. The degree of hysteresis decreased with increasing the back pressure. Figure 3 shows the results obtained when the back pressure of the anode was 100 kPag and the back pressure of the cathode was varied. The hysteresis decreased as the cathode back pressure increased. At the present stage, the loading amount of Fe-N-C catalyst, ionomer content, and porosity of the catalyst layer have not yet been optimized. By increasing the back pressure, liquid water would be generated more easily which is advantageous since cathodic reaction in AEMFCs requires water. We found that supplying liquid water to the cathode lead to decrease of the hysteresis when using the QPAF-4 polymer and Fe-N-C catalyst as the cathode. Acknowledgements This project was partly supported by NEDO Japan through funds for the “Advanced Research Program for Energy and Environmental Technologies” and the Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) and the Swiss National Science Foundation (SNSF) under the Joint Research Projects (JRPs) program. Reference Ono, T. Kimura, A. Takano, K. Asazawa, J. Miyake, J. Inukai, K. Miyatake, J. Mater. Chem. A, 5, 24804 (2017). 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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 ».