(Invited) Effect of Water Management for Cathode Catalyst Layers Using a Non-Noble Metal Catalyst and a Novel Polymer Electrolyte on Cell Performance Hysteresis in Anion Exchange Membrane Fuel Cells
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 membrane is soluble in 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 0.20 mgPt cm -2 platinum catalyst on the anode. An MEA in which platinum was loaded (0.20 mgPt cm -2 ) on both the anode and cathode was prepared for comparison. Pt loaded on carbon black (Pt/CB, TEC10E50E), supplied from TKK Japan, was used as the platinum electrocatalyst. Figure 2 shows a comparison of Fe-N-C and Pt/CB for their I-V performances at 60 o C, 100% RH, 0 kPa g ; anode H 2 (100 mL/min); cathode O 2 (100 mL/min). The cell using the Fe-N-C catalyst exhibited large hysteresis in the I-V curve, i.e., a large difference in potential between increasing and decreasing current. Figure 3 shows a comparison of Fe-N-C and Pt/CB for their I-V performances at 60 o C, 100% RH, 100 kPa g ; anode H 2 (100 mL/min); cathode O 2 (100 mL/min). The hysteresis of the I-V performance for the cell using the Fe-N-C cathode decreased with increasing back pressure. The cell exhibited slightly lower open circuit voltage and similar IV performance compared with those using Pt/CB. 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. We investigated whether the hysteresis originates from the anode or cathode. Based on the results of various I-V measurements, we conclude that the hysteresis is related to water supplied to the cathode using the Fe-N-C catalyst. Further details will be given in this presentation. We found from these results that the water management is essential, due to its requirement for the cathode reaction, for high-performance AEMFCs. Finally, these results demonstrate the viability of the use of low-cost materials such as non-noble metal catalysts for the AEMFC. Acknowledgement 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. References 1. H. 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
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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) | 0,000 | 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.
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machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, 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 ».