通过超声波喷涂技术开发的低铂载量高温质子交换膜燃料电池的研究,以下是一些关键信息和总结:
一、研究背景与意义
质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效、环保的能源转换装置,广泛应用于新能源汽车、分布式发电等领域。然而,铂作为PEMFC的关键催化剂材料,其高昂的价格限制了PEMFC的大规模商业化应用。因此,开发低铂载量的PEMFC具有重要意义。
二、研究内容与方法
该研究通过超声波喷涂技术,实现了高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)的低铂载量制备。超声波喷涂技术利用超声波振动将铂催化剂溶液雾化成微小液滴,并均匀喷涂在电极表面,从而形成低铂载量的催化剂层。
三、研究结果
铂载量优化:研究中对不同铂载量(从0.138到1.208 mg/cm²)进行了测试,发现最优铂载量为0.350 mg/cm²。这一载量下的燃料电池性能表现最佳。
性能提升:低铂载量GDEs(气体扩散电极)在HT-PEMFC中表现出优异的性能,阴极质量功率高达0.967 W/mg Pt。
涂层质量:超声波喷涂技术具有涂层均匀度高、原料利用率高、涂层厚度控制精度高等优点,有助于提升燃料电池的性能和稳定性。
四、技术优势与应用前景
成本优势:低铂载量PEMFC显著降低了催化剂材料的成本,有助于推动PEMFC的商业化进程。
性能提升:通过优化铂载量和催化剂层结构,低铂载量PEMFC在保持高性能的同时降低了成本。
应用前景:该技术可广泛应用于新能源汽车、分布式发电等领域,为清洁能源的利用提供有力支持。
五、结论
通过超声波喷涂技术开发的低铂载量高温质子交换膜燃料电池在降低催化剂成本的同时保持了高性能。这一研究为PEMFC的商业化应用提供了有力支持,并展示了超声波喷涂技术在燃料电池制备领域的巨大潜力。
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