Performance improvement of passive direct methanol fuel cells with surface-patterned Nafion® membranes
Performance improvement of passive direct methanol fuel cells with surface-patterned Nafion® membranes
复制标题
使用表面图案化 Nafion® 膜提高被动式直接甲醇燃料电池的性能
DOI：
10.1016/j.apsusc.2014.11.087
复制
发表时间：
2015-02
影响因子：
6.7
通讯作者：
Hui Yang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Longjuan Pu;Jingjing Jiang;Ting Yuan;Jieshi Chai;Haifeng Zhang;Zhiqing Zou;Xue-Mei Li;Hui Yang
Nafion®115膜通过热压印光刻在阳极侧形成图案，用于被动式直接甲醇燃料电池（DMFC）。膜的粗糙度因子，定义为实际和投影膜表面积之间的比率，研究了其对DMFC的性能的影响。当阳极Pt-Ru（1：1）催化剂负载量为1.0 mg cm−2时，使用3.0 M甲醇作为燃料的具有表面图案化膜（粗糙度因子：5.4）的DMFC在25 ± 1 °C下的最大功率密度达到27.2 ± 0.3 mW cm−2，与使用原始膜（粗糙度因子：1.0）的DMFC相比增加了1.57.2%。此外，电化学表征表明，膜的粗糙度因子增加导致电池中的电化学活性表面积增加和电荷转移电阻降低。这些性能改进归因于增大的表面粗糙度，其扩大了膜/催化剂界面，可能促进燃料的质量传输并提高阳极催化剂利用率。因此，图案化膜在改善燃料电池的性能和降低催化剂负载方面具有巨大的潜力。
Nafion®115 membrane, patterned by thermal imprint lithography on the anode side, is used for passive direct methanol fuel cells (DMFCs). The membrane roughness factor, defined as the ratio between the actual and projected membrane surface area, was investigated for its effects on the performance of the DMFCs. When the anode Pt-Ru (1:1) catalyst loading is 1.0 mg cm−2, the maximum power density of the DMFC with a surface-patterned membrane (roughness factor: 5.4) using 3.0 M methanol as the fuel at 25 ± 1 °C reaches 27.2 ± 0.3 mW cm−2, an increase of ∼57.2% in comparison to DMFC using the pristine membrane (roughness factor: ∼1.0). Further, electrochemical characterization indicates that increased roughness factor of the membrane results in increased electrochemically active surface area and reduced charge transfer resistance in the cell. These performance improvements are ascribed to the increased surface roughness which enlarges the membrane/catalyst interface, possibly facilitating mass transport of the fuel and improving anode catalyst utilization. Thus, patterned membranes have great potential in improving the performance of fuel cells and reducing catalyst loading.
登录
查看更多内容
用于被动微型直接甲醇燃料电池的新型阳极扩散层
影响因子：
9.2
作者：
Yuan, Ting;Zou, Zhiqing;Yang, Hui
通讯作者：
Yang, Hui
影响因子：
4.5
作者：
W. Sugimoto;K. Aoyama;T. Kawaguchi;Y. Murakami;Y. Takasu
通讯作者：
W. Sugimoto;K. Aoyama;T. Kawaguchi;Y. Murakami;Y. Takasu
在单壁碳纳米管上制备高负载量的几乎单分散的 Pt 纳米颗粒用于甲醇氧化
DOI：
10.1016/j.elecom.2006.11.003
发表时间：
2007-04
期刊：
Electrochem. Commun.
影响因子：
--
作者：
曹剑瑜;张熙贵;Shiunchin C. Wang;杨辉;Daniel L. Akins;杜冲;Philippe Mercier
通讯作者：
Philippe Mercier
影响因子：
5.3
作者：
Mei Chen;Ji Chen;Yuan Li;Qinghong Huang;Haifeng Zhang;Xinzhong Xue;Z. Zou;Hui Yang
通讯作者：
Mei Chen;Ji Chen;Yuan Li;Qinghong Huang;Haifeng Zhang;Xinzhong Xue;Z. Zou;Hui Yang
影响因子：
2.7
作者：
Yi Zhang;Jian Lu;Haoshen Zhou;T. Itoh;R. Maeda
通讯作者：
Yi Zhang;Jian Lu;Haoshen Zhou;T. Itoh;R. Maeda