清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

A multi-scale model for PEMFC performance degradation coupled with catalyst layer microstructure evolution

多物理 质子交换膜燃料电池 材料科学 降级(电信) 微观结构 铂金 耐久性 溶解 阴极 化学工程 催化作用 电化学 复合材料 大规模运输 多尺度建模 图层(电子) 奥斯特瓦尔德成熟 工作温度 膜电极组件 等温过程 动力学 结构完整性 电迁移 纳米技术 微观力学 输运现象
作者
Zhixin Wu,Yutong Mu,Guobin Zhang,Fan Bai,Weiwei Yang,Wenquan Tao
标识
DOI:10.1016/j.tegy.2026.100003
摘要

The accelerated degradation of the cathode catalyst layer (CCL) under dynamic operating conditions is a primary factor limiting the durability of proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). However, the coupled feedback mechanisms between microscopic structural evolution and macroscopic performance remain insufficiently understood. In this study, a dual-scale coupled model was developed, integrating a 1D CCL degradation model with a 3D PEMFC multiphysics performance model to quantitatively describe the structural evolution and its subsequent impact on cell performance under voltage cycling. At the microscopic scale, the 1D model accounts for critical degradation processes, including platinum oxidation, dissolution, Ostwald ripening, and carbon corrosion. At the macroscopic scale, the model couples multi-component gas transport, electrochemical reactions, and electronic/protonic conduction. Based on this model, the effects of operating conditions and CCL structural parameters on performance degradation were systematically analyzed. The results indicate that 80°C is the optimal temperature to balance reaction kinetics with microstructural stability. The upper potential limit (UPL) exerts a decisive influence on cell lifetime; elevating the UPL to 1.1 V exacerbates platinum dissolution and redeposition, thereby accelerating performance decay. Furthermore, low platinum loading intensifies mass transport polarization, particularly in the high-current-density region, where non-uniform degradation of the local microstructure leads to more severe performance losses. This study elucidates the degradation mechanisms under multiphysics fields, providing a theoretical foundation for optimizing CCL design and extending the operational lifetime of PEMFCs.
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
00完成签到 ,获得积分10
2秒前
wood完成签到,获得积分10
3秒前
婉莹完成签到 ,获得积分0
4秒前
孙士淼完成签到 ,获得积分10
6秒前
老老熊完成签到,获得积分10
13秒前
优雅的白云完成签到,获得积分10
20秒前
房天川完成签到 ,获得积分10
28秒前
32秒前
40秒前
腼腆的山兰完成签到 ,获得积分10
42秒前
chen发布了新的文献求助10
46秒前
46秒前
51秒前
英俊的冰棍完成签到 ,获得积分10
55秒前
英俊的铭的应助被现代的冰海采纳,获得10
59秒前
蓝梦诗音完成签到 ,获得积分10
1分钟前
激情的汲完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
李爱国的应助被暖春2004采纳,获得10
1分钟前
Wen完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
战战兢兢的失眠完成签到 ,获得积分10
2分钟前
funny完成签到 ,获得积分10
2分钟前
忧郁凌波完成签到,获得积分10
2分钟前
cdercder的应助被xhemers采纳,获得10
2分钟前
丰富凡白完成签到,获得积分10
2分钟前
未知探索者完成签到 ,获得积分10
2分钟前
阳光笑颜完成签到,获得积分10
2分钟前
浚稚完成签到 ,获得积分10
2分钟前
RYYYYYYY233完成签到 ,获得积分10
2分钟前
追寻书本完成签到,获得积分10
2分钟前
笑傲完成签到,获得积分10
3分钟前
3分钟前
Una发布了新的文献求助10
3分钟前
阔达惜梦完成签到,获得积分10
3分钟前
YF是杨芳完成签到 ,获得积分10
4分钟前
4分钟前
wzbc完成签到,获得积分10
4分钟前
楊書銘发布了新的文献求助10
4分钟前
4分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Convergent and bidirectional strategies towards the total synthesis of hemibrevetoxin B 300
Geschichtliche Grundbegriffe (GGB), Band 5: Pro–Soz 300
Die Religion in Geschichte und Gegenwart (RGG), 4. Auflage, Band 7: R–S 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7797736
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9333078
关于积分的说明 20457547
捐赠科研通 7388389
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3325472
关于科研通互助平台的介绍 2472777
邀请新用户注册赠送积分活动 2342813