两亲性Ti多孔传输层用于高效PEM单元化再生燃料电池。

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:59
文章英文标题
Amphiphilic Ti porous transport layer for highly effective PEM unitized regenerative fuel cells.
正文
聚合物电解质膜单元化再生燃料电池( PEM-URFCs )要求双功能多孔传输层( PTLs )在单一的单元化系统中发挥相互矛盾的作用：燃料电池( FC )模式排水的疏水性和电解池( EC )模式补水的亲水性。这里，我们报道了一种同时适用于FC和EC模式的高性能两亲性Ti PTL，这得益于交替的疏水和亲水通道。为了制备两亲性PTL，我们采用超薄聚二甲基硅氧烷( PDMS )刷作为疏水表面改性剂，在不降低其导电性的前提下，改变Ti PTL的表面极性，采用阴影掩膜法制备了两亲性PTL。因此，两亲性PTL的FC ( @ 0.6 V )和EC ( @ 1.8 V )性能分别提高了4.3倍和1.9倍。为了解释两亲性PTL性能增强的原因，在扫描电化学显微镜下验证了疏水通道中气体的离散发射。
文章内容（英文）
Polymer electrolyte membrane unitized regenerative fuel cells (PEM-URFCs) require bifunctional porous transport layers (PTLs) to play contradictory roles in a single unitized system: hydrophobicity for water drainage in the fuel cell (FC) mode and hydrophilicity for water supplement in the electrolysis cell (EC) mode. Here, we report a high-performance amphiphilic Ti PTL suitable for both FC and EC modes, thanks to alternating hydrophobic and hydrophilic channels. To fabricate the amphiphilic PTL, we used a shadow mask patterning process using ultrathin polydimethylsiloxane (PDMS) brush as a hydrophobic surface modifier, which can change the Ti PTL's surface polarity without decreasing its electrical conductivity. Consequently, performance improved by 4.3 times in FC (@ 0.6 V) and 1.9 times in EC (@ 1.8 V) from amphiphilic PTL. To elucidate reason for performance enhancement, discrete gas emission through the hydrophobic channels in amphiphilic PTL was verified under scanning electrochemical microscopy.
来源出处
Journal|[J]Science AdvancesVolume 7, Issue 13. 2021.
DOI
https://doi.org/10.1126/SCIADV.ABF7866
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