Effect of Asymmetrically Reinforced Membrane on Anion Exchange Membrane Fuel Cell
Notice bibliographique
Résumé
Anion Exchange Membrane Fuel Cells (AEMFCs) is promising for the generation of electric power from hydrogen, with the expected possible replacement of precious metal catalysts by Earth abundant ones.[1-2] Beyond the independent properties of core materials (AEM, anode and cathode catalysts), the water management during operation is key to achieving high power density, but also high longevity. Thin AEMs are critical to achieve high AEMFC power performance, as the back-diffusion of water from anode to cathode critically helps to mitigate anode flooding. [3] Due to the high swelling of hydrated AEMs, good mechanical durability of thin AEMs however typically requires the introduction of a reinforcement, often a porous polytetrafluoroethylene (PTFE) membrane filled with the anion exchange ionomer. Here, we investigated the structure of different commercial AEMs and their behavior in operating AEMFC. We identified that the position of the reinforced layer (PTFE or other) strongly differs from one type of AEM to another. In the case of strongly asymmetric through-plane position of the PTFE layer (Fig. 1a), the positioning of the PTFE reinforcement close to anode or to cathode has a significant impact on initial power performance (Fig. 1b). A better performance and improved stability was observed with the PTFE layer close to the anode, suggesting that the asymmetric structure can improve the water management in such configuration. The presentation will discuss the results obtained on different commercial AEMs, and whether the asymmetric structure of AEM can be combined with PTFE hydrophobized anodes for even improved performance. The effect of the reinforcement position on the water management was also studied operando by two techniques. With high energy X-ray diffraction technique on an AEMFC under current load, the water distribution profile across the MEA thickness could be obtained from phase deconvolution analysis. With the use of relative humidity sensors at the outlet of anode and cathode of a regular AEMFC setup, [4] the water balance at a given current load could be established and compared for the two different positionings of reinforced AEM. The results shed light on the importance of identifying the position of PTFE reinforcement in commercial or in-house AEM for AEMFC application, with potential implications also for AEM electrolyzers or water-CO2 co-electrolyzers. References: Ni, W; Wang, T; Heroguel, F; Krammer, A; Lee, S; Yao, L; Schuler, A; Luterbacher, J S; Yan, Y; Hu, X, Nature Mater. 2022, 21, 804-810. Adabi, H; Santori, P G ; Shakouri, A ; Peng, X ; Yassin, K; Rasin, I G; Brandon, S; Dekel, D R; Ul Hassan, N; Sougrati M-T; Zitolo, A; Varcoe, J R, Regalbuto, J R; Jaouen, F; Mustain, W E, Materials Today Advances 2021, 12, 100179. Yassin, K; Douglin, J C; Rasin, I G; Santori, P G; Eriksson, B; Bibent, N; Jaouen, F; Brandon, S; Dekel, D R, Energy Conversion and Management 2022, 270, 116203. Eriksson, B; Santori, P. G. ; Lecoeur, F ; Dupont, M ; Jaouen, F, J. Power Sources 2023, 554, 232343. 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) | 0,001 | 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 | 0,001 | 0,001 |
| 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 ».