Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ru–Se trên nền carbon như các chất xúc tác chịu được methanol cho cathode DMFC. Phần II: chuẩn bị và đặc trưng của MEA
Tóm tắt
Các lớp xúc tác cathode đã được chuẩn bị và đặc trưng hóa như một phần của các cụm điện cực màng (MEA) và màng phủ xúc tác (CCM) dựa trên các chất xúc tác RuSe
x
chịu được methanol có nền carbon. Các tham số chuẩn bị được thay đổi bao gồm: tải xúc tác (0.5–2 mg RuSe
x
cm−2), hàm lượng PTFE (0, 6, 18 wt.%), nền carbon (Vulcan XC 72 hoặc BP2000), và tỷ lệ của RuSe
x
trong các chất xúc tác có nền carbon (20, 44, 47 wt.%). Các MEA và lớp xúc tác cathode được đặc trưng điện hóa học dưới chế độ hoạt động của Pin nhiên liệu Methanol trực tiếp (DMFC) bằng cách ghi lại các đường đặc trưng phân cực, đo lường dòng điện không đổi, và quang phổ điện trở. Hình thái học của các lớp xúc tác được điều tra bằng kính hiển vi quét laser huỳnh quang (CLSM), kính hiển vi điện tử quét (SEM), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), và các phép đo nhiễu xạ tia X (XRD). Các MEA với Ru(44.0 wt.%)Se(2.8 wt.%)/VulcanXC72 cho ra hiệu suất cao nhất trong số tất cả các chất xúc tác RuSe
x
được nghiên cứu, tức là khoảng 40 mW cm−2 ở 80 °C dưới áp suất khí quyển và λMeOH = λair = 4. Đây là 40% giá trị thu được với chất xúc tác cathode platinum thương mại dưới cùng điều kiện hoạt động. Các chất xúc tác RuSe
x
được điều tra cho thấy độ ổn định trong hơn 1.000 h. Điều này được xác nhận bằng các phép đo TEM và XRD, trong đó không tìm thấy sự gia tăng kích thước hạt RuSe
x
trung bình (khoảng 5 nm) sau khi hoạt động của pin nhiên liệu. Sự cải thiện của hoạt động xúc tác cụ thể, vận chuyển khối lượng và bề mặt hoạt động mở ra tiềm năng cho sự cải thiện hơn nữa của các lớp xúc tác RuSe
x.
Từ khóa
#RuSe; chất xúc tác; DMFC; MEA; điện hóa học; hình thái họcTài liệu tham khảo
Tributsch H, Bron M, Hilgendorff M, Schulenburg H, Dorbandt I, Eyert V, Bogdanoff P, Fiechter S (2001) J Appl Electrochem 31:739
Bron M, Bogdanoff P, Fiechter S, Hilgendorff M, Radnik J, Dorbandt I, Schulenburg H, Tributsch H (2001) J Electroanal Chem 517:85
Hilgendorff M, Diesner K, Schulenburg H, Bogdanoff P, Bron M, Fiechter S (2002) J New Mater Electrochem Syst 5:71
Alonso-Vante N, Tributsch H, Solorza-Feria O (1995) Electrochim Acta 40:567
Neergat M, Leveratto D, Stimming U (2002) Fuel Cells: Fundam Syst 2:25
Scott K, Shukla AK, Jackson CL, Meuleman WRA (2004) J Power Sources 126:67
Schulenburg H, Hilgendorff M, Dorbandt I, Radnik J, Bogdanoff P, Fiechter S, Bron M, Tributsch H (2006) J Power Sources 155:47
Zehl G, Dorbandt I, Schmithals G, Radnik J, Wippermann K, Richter B, Bogdanoff P, Fiechter S (2006) ECS Transactions of the 210th ECS Meeting, Cancun, Proton Exchange Membrane Fuel Cells 6, in press
Bron M, Bogdanoff P, Fiechter S, Dorbandt I, Hilgendorff M, Schulenburg H, Tributsch H (2001) J Electroanal Chem 500:510
Marković N, Gasteiger HA, Ross PN (1995) J Phys Chem 99:3411
Khazova OA, Mikhailova AA, Skundin AM, Tuseeva EK, Havránek A, Wippermann K (2002) Fuel Cells: Fundam Syst 2(2):99
Kulikovsky AA, Schmitz H, Wippermann K, Mergel J, Fricke B, Sanders T, Sauer DU (2006) Electrochem Commun 8:754
David RL (eds) (1999) Handbook of chemistry and physics, 79th edn. CRC Press LLC, Boca Raton, Florida, pp 4–81, 4–82, 12–192 ISBN 0-8493-0479-2
Havránek A, Wippermann K (2004) J Electroanal Chem 567(2):305
Wippermann K, Klafki K (To be published)
Yu HM, Ziegler C, Oszcipok M, Zobel M, Hebling C (2006) Electrochim Acta 51:1199
David RL (eds) (1999) Handbook of chemistry and physics, 79th edn. CRC Press LLC, Boca Raton, Florida, pp 8–24 ISBN 0-8493-0479-2
Ralph TR, Hogarth MP (2002) Platinum Metals Rev 46(1):3
Rao V, Simonov PA, Savinova ER, Plaksin GV, Cherepanova SV, Kryukova GN, Stimming U (2005) J Power Sources 145:178
Uchida M, Fukuoka Y, Sugawara Y, Ohara H, Ohta A (1998) J Electrochem Soc 145:3708
Arico AS, Creti P, Antonucci PL, Cho J, Kim H, Antonucci V (1998) Electrochim Acta 43:3719
Havránek A, Klafki K, Mergel J, Schmitz H, Stolten D, Wippermann K (2003) In: Stolten D, Emonts B, Peters R (eds) Proceedings of the 2nd European Polymer Electrolyte Fuel Cell Forum, 30.6-4.7.2003, Luzern/Schweiz, European Fuel Cell Forum, Oberrohrdorf/Schweiz, ISBN 3-905592-13-4, p 623
Rheaume JM, Müller B, Schulze M (1998) J Power Sources 76:60
Bron M, Fiechter S, Bogdanoff P, Tributsch H (2002) Fuel Cells: Fundam Syst 2:137
Bron M, Radnik J, Fieber-Erdmann M, Bogdanoff P, Fiechter S (2002) J Electroanal Chem 535:113
LaConti AB, Hamdan M, McDonald RC (2003) In: Vielstich W, Gasteiger H, Lamm A (eds) Handbook of fuel cells-fundamentals, technology and applications, chapt. 49, vol 3. John Wiley & Sons, Chichester, U.K, p 647
Ferreira PJ, la O’ GJ, Shao-Horn Y, Morgan D, Makharia R, Kocha S, Gasteiger HA (2005) J Electrochem Soc 152(11):A2256