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固体高分子形燃料電池における触媒層構造の設計

聚合物电解质燃料电池催化剂层结构设计

基本信息

批准号：
07J04455
负责人：
千坂光陽
金额：
$ 0.58万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J04455/
关键词：
固体高分子形燃料電池膜電極接合体触媒層細孔分布厚み

项目摘要

本研究では固体高分子形燃料電池における膜電極接合体の製作工程及び触媒インク溶媒が触媒層構造に与える影響を解明した。イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコールの三種類の有機溶媒を触媒インクに用いてデカル法により触媒層を作成した。作成した触媒層の構造を水銀圧入式ポロシメータによる細孔分布測定、レーザー変位計による厚み測定及び電流-電圧特性の測定により評価した。電流一電圧特性の測定時には白金使用量を0.08mg/cm^2から0.3mg/cm^2の範囲とした。得られた主な知見は以下の4点である。1.触媒層におけるカーボンのアグリゲート間隙に起因する細孔直径は、プロトン導電性ポリマーが混合されることにより約20nm増加する。2.触媒層の直径約107nm以下の細孔容積は触媒インク溶媒により制御され、イソプロピルアルコールに比べ沸点が高いエチレングリコール、プロピレングリコールを用いることで増加させることが可能である。3.触媒層と固体高分子膜をホットプレスすることにより、細孔直径が約30nm程度小さくなる。プロトン導電性ポリマーが直径約107nm以下の細孔内に浸入したと推定される。4.エチレングリコールを触媒インク溶媒に使用して製作した触媒層はプロピレングリコールを触媒インク溶媒に使用して製作した触媒層に比べ(1)細孔容積が小さく、三相界面が大きいため0.1A/cm^2以下の低電流密度域においてはいかなる白金使用量でも高い電圧が得られる。(2)しかしながら0.94A/cm^2以上の高電流密度域において白金使用量を0.3mg/cm^2とした場合には低い電圧を示した。前者は後者に比べその厚みが1/1.3であり、空隙率が小さいため、より小さい白金使用量において物質移動が性能を決定したと推定される。

The purpose of this study is to study the engineering of solid polymer fuel cell and membrane electrodes, and the solution of catalyst, solvent, catalyst and so on. In this paper, the production of organic solvents in organic solvents, such as organic solvents, organic solvents and catalysts, is introduced. It is used as the catalyst for the determination of the hole distribution, the position calculation, the thickness measurement and the current-electric characteristic measurement of the water tank. Current one-cycle characteristic measurement time-sensitive platinum usage 0.08mg/ cm ^ 2 0.3mg/ cm ^ 2 range temperature. You have to be informed by the Lord that you will be informed at 4: 00. 1. The cause of the gap is due to the diameter of the hole, the electrical property, the mixing temperature, the temperature and the 20nm. two。 The diameter of the catalyst is about 107nm, and the pore volume of the catalyst is lower than the diameter of the catalyst. The pore volume of the catalyst is lower than that of the catalyst. 3. Catalyst, solid polymer membrane, solid polymer membrane, solid polymer The diameter of the steel hole below 107nm is immersed in the presumptive tank of the thermal conductivity test. 4. The use of gas as the catalyst is better than that of (1) the pore capacity is small, the three-phase interface is small, the three-phase interface is lower than the low density range of 0.1A/ cm ^ 2, the use of platinum in the low density range and the use of platinum in the low density range, the use of platinum in the low density range and the use of platinum in the high temperature range. (2) check 0.94A/ cm ^ 2 or above. The platinum usage in the high density domain and the platinum usage in the high density domain is higher than 0.3mg/ cm. The former is much thicker than the other, the latter is thicker than the net weight, and the voidage is lower. The platinum consumption is lower. The performance of the moving property is determined by the presumption of the voidage.