Laser Structured Gas Diffusion Layers for Improved Water Transport and Fuel Cell Performance

激光器 燃料电池 扩散 材料科学 气体扩散 核工程 环境科学 光电子学 化学工程 光学 热力学 工程类 物理
作者
Christoph Csoklich,Hong Xu,Federica Marone,Thomas J. Schmidt,Félix N. Büchi
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:4 (11): 12808-12818 被引量:28
标识
DOI:10.1021/acsaem.1c02454
摘要

Polymer electrolyte fuel cells are promising energy converters for future green energy systems. For wide commercial use, still cost reductions by increasing the power density are required. Structurally optimized gas diffusion layers (GDLs), allowing for cell operation at high current densities with reduced mass transport losses, are an essential component for this development. Here we demonstrate that GDLs modified with perforations can improve water transport in the high current density regions and increase fuel cell performance. Laser perforation prior to GDL hydrophobization circumvents previously observed flooding problems and allows for stable operation. The advanced pattern, connecting channel and land regions drains pores, hence decreasing the liquid water fraction, especially close to the GDL and catalyst layer interface. Operando dynamic X-ray tomographic microscopy (XTM) is employed to understand water transport in the modified structure, and the competition with random break-through of water clusters to the channel is analyzed. The detailed and time-resolved insights allow us to propose guidelines for future advanced patterning geometries, suggesting denser perforations and methods to counteract the observed high frequency resistance (HFR) increase. Furthermore, this approach can act as model system for next generation GDLs and lead to a more rational design of transport layers.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
1秒前
kk关闭了kk的文献求助
1秒前
1秒前
1秒前
啦啦啦完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
酷波er的应助被黃偉倫采纳,获得10
2秒前
3秒前
草珊瑚发布了新的文献求助10
3秒前
一裤子灰完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
bing发布了新的文献求助10
4秒前
跑爷给ll的求助进行了留言
4秒前
4秒前
4秒前
哩哩哩完成签到,获得积分10
5秒前
tiptip的应助被傲娇的云朵采纳,获得30
5秒前
5秒前
Davee发布了新的文献求助10
5秒前
元谷雪的应助被小双采纳,获得10
5秒前
han发布了新的文献求助10
6秒前
鲤鱼平蓝发布了新的文献求助10
6秒前
xuyue发布了新的文献求助10
6秒前
李李完成签到,获得积分10
6秒前
无极微光的应助被anj采纳,获得20
6秒前
trn发布了新的文献求助10
6秒前
小薇丸子完成签到,获得积分10
7秒前
Phoebe发布了新的文献求助10
7秒前
潇洒发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
8秒前
yyc发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
9秒前
gududejingyu完成签到,获得积分20
9秒前
9秒前
你说可以发布了新的文献求助10
10秒前
CodeCraft的应助被HLL采纳,获得10
10秒前
斯图伊发布了新的文献求助10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea De Guyane 2000
Energie-Contracting 1500
Stochastic Models in Operations Research,Vol. 2 600
Problems and Solutions for Integer and Combinatorial Optimization: Building Skills in Discrete Optimization 600
Organizational Behavior 510
Stell & Maran's Head and Neck Surgery and Oncology 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8029291
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9469338
关于积分的说明 21236580
捐赠科研通 7599464
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3388313
关于科研通互助平台的介绍 2520644
邀请新用户注册赠送积分活动 2424883