Textural effect of Pt catalyst layers with different carbon supports on internal oxygen diffusion during oxygen reduction reaction

炭黑 阴极 化学工程 氧气 材料科学 催化作用 碳纤维 传质 电解质 碳纳米管 限制电流 铂金 石墨烯 化学 电化学 电极 纳米技术 复合材料 复合数 有机化学 色谱法 工程类 物理化学 天然橡胶
作者
Wenli Zhang,Zhejie Ma,Xuankai Zhao,Liheng Zhou,Yang Liu,Ping Li
出处
期刊:Frontiers in Chemistry [Frontiers Media]
卷期号:11
标识
DOI:10.3389/fchem.2023.1217565
摘要

One way to address the cost issue of polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) is to reduce the amount of platinum used in the cathode catalyst layers (CLs). The oxygen mass transfer resistance of the cathode CLs is the main bottleneck limiting the polarization performance of low Pt-loading membrane electrodes at high current densities. Pt nanoparticles, ionomers, carbon supports, and water in cathode CLs can all affect their oxygen mass transfer resistance. From the perspective of carbon supports, this paper changed the texture of CLs by adding carbon nanotubes (CNTs) or graphene oxide (GO) into carbon black (XC72) and studied its impact on the oxygen mass transfer resistance. A mathematical model was adopted to correlate total mass transfer resistance and internal diffusion efficiency factor with CL structure parameters in order to determine the dominant textural effect of a CL. The results show that adding 30%CNT or 20GO to carbon black of XC72 improved the electrocatalytic performance and mass transfer capability of the composite carbon-supported Pt catalyst layers during oxygen reduction reaction. The study further reveals that the smaller particle-sized carbon material with tiny Pt nanoparticles deposition can minimize the internal oxygen diffusion resistance. A less dense CL structure can reduce the oxygen transfer resistance through the secondary pores. The conclusion obtained can provide guidance for the rational design of optimal cathode CLs of PEMFCs.

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
刚刚
1秒前
赘婿应助飞快的笑晴采纳,获得10
2秒前
3秒前
李健的小迷弟应助轶Y采纳,获得10
3秒前
duxing发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
高高孤云完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
Redamancy发布了新的文献求助10
4秒前
小羊完成签到,获得积分10
5秒前
123完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
科研通AI6.2应助little_wang采纳,获得10
6秒前
6秒前
杨振发布了新的文献求助20
7秒前
7秒前
qi发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
tcf发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
wards完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
10秒前
Steven发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
杨宝仪发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
科研包发布了新的文献求助10
11秒前
优美的冷雪应助放学早采纳,获得10
11秒前
李健应助南北采纳,获得10
12秒前
科研通AI2S应助小鸭子采纳,获得10
12秒前
12秒前
12秒前
13秒前
13秒前
完美世界应助xxx采纳,获得10
14秒前
15秒前
飒saus发布了新的文献求助10
16秒前
17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
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The Great Hymn to Šamaš 500
Positive Obsession: The Life and Times of Octavia E. Butler 500
Interpolation and Regression Models for the Chemical Engineer: Solving Numerical Problems 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7692690
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9253692
关于积分的说明 19985136
捐赠科研通 7265543
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3291293
关于科研通互助平台的介绍 2447475
邀请新用户注册赠送积分活动 2296561