Comprehensive Analysis of the Gradient Porous Transport Layer for the Proton-Exchange Membrane Electrolyzer

材料科学 电解 多孔性 质子交换膜燃料电池 图层(电子) 化学工程 复合材料 纳米技术 电极 电解质 燃料电池 物理化学 工程类 生物 化学 遗传学
作者
Yang Liu,Qiu Diankai,Zhutian Xu,Peiyun Yi,Linfa Peng
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (36): 47357-47367 被引量:10
标识
DOI:10.1021/acsami.4c00006
摘要

A reasonable porous transport layer (PTL) is crucial to decreasing the mass-transfer loss in proton-exchange membrane water electrolyzers (PEMWEs). In this study, it was experimentally demonstrated that the gradient porosity PTL is beneficial in improving the performance of electrolyzers. The research comprehensively investigates the impact of gradient porosity PTL structures on the performance of the PEMWE, considering mass transfer and interfacial contact. It offers insights into the two-phase (oxygen–water) flow transport mechanisms within the PTLs using a 2D numerical model based on the actual PTL geometry. At the microscopic level, it analyzes how the interfacial contact impacts proton and electron transport mechanisms, affecting not only the contact resistance but also the number of effective catalytic sites for the oxygen evolution reaction. Experimental results demonstrate that the cis-gradient porosity PTL leads to a performance enhancement of 9.3% at 2.2 A/cm2. Numerical simulations reveal that the drivers of oxygen transport include the surface tension of the fibers and the pressure drop influenced by the local PTL porosity. Further analysis indicates that the lower oxygen saturation in the bottom region of the PTL with cis-gradient porosity favors a lower oxygen coverage area in the catalyst layers (CL) since the narrower pore space and higher capillary pressure increase the number of water flow paths into the CL. Overall, this study provides valuable insights for designing high-performance PTLs for use in electrolyzers.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
小二郎应助飞飞飞采纳,获得10
1秒前
断笔画墨发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
tian发布了新的文献求助10
1秒前
nansang完成签到,获得积分10
2秒前
不安青牛应助HHHHHH采纳,获得10
2秒前
nail发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
lnk123发布了新的文献求助10
3秒前
小马甲应助卿xx采纳,获得10
4秒前
4秒前
nianxunxi发布了新的文献求助10
4秒前
不买版权你出什么成果给不买版权你出什么成果的求助进行了留言
4秒前
77发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
5秒前
沉淀完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
ori发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
yue完成签到,获得积分10
6秒前
科研通AI5应助牟洪梅采纳,获得10
6秒前
高血压完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
sweet完成签到,获得积分10
8秒前
背后的小笼包完成签到,获得积分20
8秒前
hahaha发布了新的文献求助10
8秒前
机灵瑛完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
美梦先森完成签到,获得积分20
9秒前
科研通AI5应助jiaman1031采纳,获得10
11秒前
佳仪发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
阿欢发布了新的文献求助20
12秒前
zrk发布了新的文献求助10
13秒前
Matt发布了新的文献求助10
13秒前
明天好完成签到,获得积分10
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各位详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 3000
F-35B V2.0 How to build Kitty Hawk's F-35B Version 2.0 Model 2500
줄기세포 생물학 1000
The Netter Collection of Medical Illustrations: Digestive System, Volume 9, Part III - Liver, Biliary Tract, and Pancreas (3rd Edition) 600
INQUIRY-BASED PEDAGOGY TO SUPPORT STEM LEARNING AND 21ST CENTURY SKILLS: PREPARING NEW TEACHERS TO IMPLEMENT PROJECT AND PROBLEM-BASED LEARNING 500
2025-2031全球及中国蛋黄lgY抗体行业研究及十五五规划分析报告(2025-2031 Global and China Chicken lgY Antibody Industry Research and 15th Five Year Plan Analysis Report) 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4495733
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3947619
关于积分的说明 12240612
捐赠科研通 3605342
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1983061
邀请新用户注册赠送积分活动 1019721
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 912257