Diuturility Test et Research de Proton Exchols membrana ad cibus cellulis

Abstract:Proton Exchange membrana (PEM)est core pars cibus cellulis. Ut studere effectus ex iuncture eget et mechanica accentus in pem, a cyclic aperta circuitu intentione (COCV) accelerated accentus test (ast) proponitur in charta. Diuturnitatem PEM probata per aperta circuitu intentione (OCV), infectum-sicca cycle (RHC) et Cocv. In Hydrogenii Permeation current density et aperta circuitu voltage perficientur de pem analyzed, et defecit pem est propria ab infrared temperatus mensurae et intuens electronic microscopy (sem). In attenuatione de pem in tres operantes condiciones investigari. Eventus ostendere quod aperta circuitu intentione de una cellula decrescebat per 5.3% post 504h de Cocv operatio, cum aperta circuitu voltage ATTENUPSUS Rates of Una Cell%, respective, quod COCV conditionibus accelerato et degradation of membrana electrode. Analysis ostendit quod hydrogenii Permeation fluxum PEM augetur et crassitiem minuatur. Unde hoc opus conditio potest esse ut supplementum solutio pro OCV et RHC, et coitus effectus eget et mechanica degradation est comprehensively studied pro pem.

0. Introductio

Currently, cibus cellulis sunt developing cursim circum orbem terrarum et applicari in multis agris ut translationem, certum potentia copia et portable cogitationes. In automotive agri,Proton Exchange membrana cibus cells (Pemfc)Quanto magis attentionem ad commoda ut nulla emissiones altum efficientiam et ieiunium satus sursum. Tamen sumptus et diuturnitatem Pemfc sunt tamen pelagus impedimenta sua magna-scale commercialization. Ut core pars cibus cellulis,Proton Exchange membrana(Pem) maxime ludit partes faciendi protons et separat Anode et cathodes gases. Et diuturnitatem directe afficit diuturnitatem cibus cellulis. Ideo in-profundum investigationis in diuturnity of pem est magni momentum ad meliorem perficientur cibus cellulis.

PEM est tenuis film materia cum Ion selectivam permeability. Discipula sua in duas partes: eget diuturnitatem et mechanica diuturnitatem. Eius chemical diuturnity refers ad facultatem PEM resistere eget corrosio, oxidatio et reductionem reactiones per operationem in cibus cellula; Mechanicas diuturnity refert ad facultatem PEM ponere suum structural integritas et perficientur stabilitatem cum subiecta externa viribus ut pressura et tensio. Similiter et degradationem mechanism of pem durante fuel cellula operatio est etiam divisa in eget degradation et mechanica degradation. Donec degradation PEM causatur per liberum radicalis. Hydroxyl (ho ·), hydrogenii peroxide (Hoo ·) et hydrogenii (h ·) liberum radicalis fuisse considerandum esse in potentia noxia ad membranam. In intersection of hydrogenii et oxygeni ad Anode vel cathode de cibus cellula, H2o2 est facilis ad generare H2o2. Cum H2o2 certaminibus metalla ions (㎡ +) ut Fe2 + et Cu2 +, quod decomposes ad generare liberum radicalis. Solvo radicalis impetu pelagus catenam et latus torquem protón commutationem membranam, ita causam degradationem membranae. Studiis ostensum est quod aperire circuitu intentione (OCV) conditionibus potest ducere ad excelsum gradus eget degradation, quod est specie manifestatur ut loci extenuantibusProton Exchange membranaet release of fluoride in Wastewater. Mechanica degradation of Pems est per mutationes in aqua contentus de membrana propter mutationes in temperatus et humiditas in cibus cell. Mutationes in temperatus et humiditas causa cyclic expansion et contractionem in membrana, quae facit reptile et lassitudinem de protón commutatione membrana et formas rimas, lacrimis et pinholes super superficiem in membrana.

Civitatibus Foederatis Americae Department of Energy (Doe) habet developed a vexillum accelerated accentus test (AST) proProton Exchange membranaDegradation ad accelerate chemical degradation et mechanica degradation in membrana. Licet hoc test machinemful est utile ad protegendo et optimizing Pems, non potest aestimare combined effectus ex conditionibus offendit per pem in fuel cellula operationem. Quia chemical degradation et mechanica degradation est eodem tempore, coupling eget et mechanica passes et aggravare membrana degradation. Ut evaluate resistentiam PEM sub iunci eget accentus et mechanica accentus, hic charta proponit cyclic aperta circuitu intentione (Cocv) ast conditio. Diuturnitatem de Proton Exchange membrana erat probata sub hac conditione et comparari cum test eventus protón commutationem membrana post OCV et relative humiditas cycling (RHC) acceleravit probat. The attenuation of the proton exchange membrane under three AST conditions was investigated by hydrogen permeation current density and open circuit voltage tests, as well as infrared temperature measurement, scanning electron microscopy and other characterization methods, and the effects of chemical, mechanical degradation and their coupling on the durability of the proton exchange membrane were studied.

I. Experimentum

1.1 Una Cell Conventus

Et unum cellula est membrana electrode, a sigillaing filum, a graphite laminam, a current collector et finem laminam. Membrana electrode consistit de catalyst-iactaret pem et ipsum charta. Et Catalyst est pt / C catalyst cum effective activae area XLIV CM2. In graphite laminam fluxus agro est parallel fluxus agri. Tribus una cellulis erant convenerunt per idem processus et materiae ad parallel probationem.

1.2ast operantes conditionibus

Et operantes condiciones in OCV et RHC probat in hoc experimentum ad ad DOE Test Plan, et specifica test condiciones ostensum est in mensa I. Per Density est probata omnis XLVIII horis usque ad aperta Circuit in D horas; Per RHC test, in unum cell cucurrit II minuta ex arida Gas et II minuta infectum Gas pro uno cycle, et hydrogenii permeation current densitate et aperta circuitu voltage probat post omne MM circuitus, in summa 20,000 cyclis.

Cocv test est compositum de OCV et RHC probat. Secundum ad condiciones ostensum est in mensa I, in OCV Test fuit primum per V horas, et tunc RHC test quod factum est ad I hora, inter XL minuta et sicco Gas test et XX minuta infectum Gas test. Et completionem OCV et RHC est I Cocv cycle. Et hydrogenii permeation current density et aperta circuitu voltage test sunt post omne IV COCV cycles. Test erat cum aperto circuitu intentione unum cellulam cecidit ad XX% de initial valorem vel cecidit acriter subito.

1,3 materiales materiam

Post unum cellulam diuturnitatem test, quod infrared thermometrum esset ad inspicere in defecit membrana electrode. Duo utrimque membranae electrode erant hydrogenii et aer respectively. Si protón commutationem membranam laedatur vel pinholes, temperatus in eo loco esse altior quam aliis locis. A scanning Electron microscope solebat observe et analyze in crucem-sectionem de defuit Proton commutationem membranam.

II. Results et disputationem

2.1 Attenuation Open Circuit Voltage

Figura I est graph ostendens mutationem de aperto circuitu voltage of unum cellulam cum numero cycles et tempus post Cocv cycle test. Ut ostensum est in Figura I, ante primam LXXX cursus Cocv test, in aperto circuitu intentione de uno cell fluctuata inter 0,936v et 0,960v, significans quod altilium perficientur esse basically firmum; Post LXXX Cyclis Cocv test, aperta circuitu intentione unum cellulam repente degrando graviter, significans quod protón commutationem membranam laedi, cum lacrimis et pinholes, unde per subito incremento in moles hydrogenii, unde in subito augmentum in moles hydrogenii, unde per subito augmentum in moles hydrogenii per subito incremento in moles hydrogenii, unde in subito incremento in moles hydrogenii, unde per subito incremento in moles hydrogenii per subito incremento in moles hydrogenii, unde in repentina incremento in moles hydrogenii, unde per subito incremento in moles hydrogenii per subito incremento in moles hydrogenii per subito augmentum in moles hydrogenii per subito augmentum in moles hydrogenii permeacionem. Ut vitare aperta circuitu voltage esse nimis humilis et hydrogenii permeation esse gravis durante subsequent probat, quae ducunt ad directum reactionem inter hydrogenii et oxygeni, COCV Test in totalis LXXXVIII cycles, aut DXXVIII ad totalem LXXXVIII cycles, aut DXXVIII ad summa LXXXVIII, aut COCV Test in summa LXXXVIII cycles, aut DXXVIII horis.

Figura II ostendit mutationem in aperto circuitu intentione de uno cellam ante et post OCV, RHC et Cocv probat. Ut ostensum est in Figura II, in aperto circuitu intentione labe rates de una cellula post completum OCV Test pro D horas et RHC Test pro MCCCXXXIII horis erant 1.0% et 1.1%, respectively, et voltage interitus; Dum aperto Circuit voltage interitus rate post COCV test pro DIV horas pervenit 5.3%, significans quod ratio amplius accelerato degradation of periodica, quod est in Mechced Dragradation et Mechanica Degradation. Post chemical degradation PEM, eius mocacularium torquem erumpit, unde in mutationes in corporis structuram, quod amplius accelerat et labe mechanica proprietatibus; Et declines in mechanica proprietatibus adducam ad augmentum in permeitate hydrogenii, ita generating magis liberum radicalis et amplius accelerans eget degradation PEM. Potest videri licet PEM can occurrit requisitis eget diuturnitatem et mechanica diuturnity respective, eius diuturnitatem manet ut verificatur in practica applications.

2.2 analysis of hydrogenii Permeation flux

Et Hydrogenii Permeation current density mutatio curve una cellula per operationem in diversis operationem conditionibus est ostensum est in Figura III. Per OCV et RHC probat ex PEM, in Hydrogenii Permeation current densitas non mutare multum; Per Cocv test, in Hydrogenii Permeation current density augeri a primo valore 5.4ma / cm ad 14.4ma / cm ad 504h. Secundum ad Faraday scriptor lege, in hydrogenii permeation fluxum membranam electrode potest ratione secundum formula J ---. Inter eos, natus. Est hydrogenii Permeation Pandora, I. Numquid et hydrogenii Permeation current, A est activae area membrana electrode, f est in Faraday constant, et n est numerus electrons et amisit in reactionem. Et Hydrogenii Permeation fluxus ad 504H est 7.44x10-8Mol / cm '· s. Et significant incremento in hydrogenii permeation indicat quod Gas obice perficientur PEM minuitur et parvum foramina formatae in pem.

2,3 materiales information analysis

The membrane electrode after COCV test was subjected to infrared temperature measurement analysis, and the results are shown in Figure 4. As can be seen from Figure 4, the temperature of the membrane electrode near the hydrogen inlet side is significantly higher than that of other areas, indicating that the hydrogen permeation in this area is large, that is, the degradation of the PEM is more serious. V (a) et (b) ostendere crucem-sectional Sem imaginibus ex pem ante et post Cocv operantes conditio test. Sicut potest videri ex figure, in crassitudine PEM redactum ex 15μm ad 11μm post Cocv operantes condicionem operationem, praesertim cathode resinae iacuit de XL%. Potest videri, quod pelagus ratio ad defectum membranae electrode est chemical degradation durante operationem condicionem operationem, quae ducit ad extenuantium in pem, praesertim in cathode resina iacuit. Hoc est quia pressura ad hydrogenii in incolis est altior quam in aliis partibus membranae electrode, et concentration of hydrogenii permanere a Anode ad cathodem sit superior, quod producat magis liberum radicalis ex cathode ex parte membranae, ita accelerans in cathode exeuntem ex parte, ita accelerans exeunte exeunte ex parte, ita accelerans in cathode ex parte membranae, ita accelerans ex aethereum, quod producit magis libero accelerans latus exeuntem. In eodem tempore, in sicco et infectum Gas exolvuntur, siccum et infectum gradu ad hydrogenii Intus variat vehementer, unde in maximam mechanica accentus ad inclinationem, etiam aggravans in labe de pem. Sub actiones eget et mechanica coupling factores, in pem ad hydrogenii helpingly tandem deficit.

III. Conclusio

Hoc charta utitur Cocv conditiones temptare diuturnitatem PEM, et comparat test eventus PEM post OCV et RHC accelerated probat. Post 504H de operatio sub Cocv conditionibus, in aperto circuitu voltage de uno cellula decrescebat per 5.3%, cum aperto circuitus intentione ATTENTENTRI RATES et 1.0% et 1,1% Degradation Membranae Rates. Hydrogenii Permeation current density et sem analysis ostende quod hydrogenii fluxum PEM crescit et crassitiem decrescit. Ideo haec COCV conditio potest esse ut supplementum solutio ad OCV et RHC conditionibus, et coitus eget et mechanica degradation est integrated ut mores accelerated accelerato acceleratum test investigationis in Proton commutatione membranas.