Development and electrochemical studies of gas diffusion electrodes for polymer electrolyte fuel cells

Paganin, Valdecir Antonio; Ticianelli, Édson Antônio; González, Ernesto Rafael

doi:10.1007/bf00242099

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“…Carbon binder can be added for a mechanical joining of neighbouring fibers. Furthermore, a microporous layer (MPL, typical pore sizes around 100 nm) consisting of a mixture of carbon black and PTFE is often applied with a thickness of a few 10 µm on the side facing the catalyst layer for a further optimization of the water management (Paganin et al, 1996;Giorgi et al, 1998;Mathias et al, 2003). An operating PEM fuel cell is not isothermal, mainly because heat is generated within the membrane electrode assembly and at the same time this assembly can be considered 'insulated' by the gas diffusion layers (Burheim et al, 2011) leading to temperature gradients within the fuel cell.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Computation of Thermal Conductivity of Gas Diffusion Layers of PEM Fuel Cells

Pfrang¹,

Veyret²,

Tsotridis³

2011

Convection and Conduction Heat Transfer

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Computation of Thermal Conductivity of Gas Diffusion Layers of PEM Fuel Cells

Pfrang¹,

Veyret²,

Tsotridis³

2011

Convection and Conduction Heat Transfer

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“…As uitably illustrative example of such development, based upon detailed knowledge of each overvoltage contributing to the total power output in practical electrochemical devices,i st hat of platinum catalystonP EFCs. Figure 1c ompares the historical state-of-the-art performance of platinum-based PEFCs,i nt he year of 1996 [31] and ap resent industrials tandard, whicha mounts to more than 25 years of development. It is clearf rom the data in Figure1 that the development of both catalyst layer structure (e.g.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

“…Membrane electrode assemblies (MEA) were prepared by using am ethod developed by Paganin et al [31] Briefly,c onsidering the desired ionomer to carbon ration (I/C, specified in the figure captions), the desired amount of catalyst was mixed with Nafion ionomer solution (Aldrich;5wt.%, 1050EW) in isopropanol (IPA; 1.5 cm 3 ). For Pt/C catalyst from E-Tek, the lot number was 0820623 with ap latinum loading of 20.3 wt %.…”

Section: Membrane Electrode Assembly Preparationpefc Test Conditionsmentioning

confidence: 99%

Mechanistic Insights into the Oxygen Reduction Reaction on Metal–N–C Electrocatalysts under Fuel Cell Conditions

et al. 2016

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Three different transition metal‐C‐N catalysts are tested under a range of fuel cell conditions. It is found that common features of the polarisation curve can be explained by a change in electrocatalytic mechanism. Utilising a simple model to quantify the change in mechanisms, iR‐free results of the fuel cell experiments are fit and found to be represented by a common set of parameters. The change in mechanism is assumed to be a switch from four‐electron reduction of oxygen to water to a two‐electron reduction to hydrogen peroxide followed by disproportionation of the hydrogen peroxide to water and oxygen. The data is used to estimate a mass specific exchange current density towards the oxygen reduction reaction (ORR) to water in the range 10−11–10−13 A g−1 depending on the catalyst. For the reduction of oxygen to hydrogen peroxide, the mass specific exchange current density is estimated to be in the range 10−2–10−3 A g−1. Utilising the electrokinetic model, it is shown how the mass transport losses can be extracted from the polarisation curve. For all three catalyst layers studied, these mass transport losses reach about 100 mV at a current density of 1 A cm−2. Finally a discussion of the performance and site density requirements of the non‐precious metal catalysts are provided, and it is estimated that the activity towards the ORR needs to be increased by an order of magnitude, and the site density by two/three orders of magnitude to compete with platinum as an ORR electrocatalyst.

show abstract

“…Tecido de carbono (PWB-3, Stackpole/E-tek) foi recentemente utilizado como substrato para o cátodo polimérico de PANI 136 . Tal material tem sido empregado com sucesso em eletrodos de difusão de gás para células a combustível com eletrólito polimérico sólido [137][138][139] . Sua utilização como substrato em cátodos poliméricos para dispositivos secundári-os representa uma alternativa bastante atraente quando considerados fatores como baixo custo, facilidade de manuseio e flexibilidade do cátodo formado.…”

Section: Figura 4 A) Perfis De Corrente (---) E Variação De Massa (-unclassified

Materiais para cátodos de baterias secundárias de lítio

Varela¹,

Huguenin²,

Malta³

et al. 2002

Quím. Nova

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Recebido em 21/12/00; aceito em 4/7/01 MATERIALS FOR CATHODES OF SECONDARY LITHIUM BATTERIES. In this work, cathodes employed in secondary lithium batteries are reviewed. These cathodes have great technologic and scientific importance, specifically, materials for cathodes as electronic conductor polymers (ECP), transition metal oxides (TMO) and nanocomposites of ECP/TMO. The use of a specific cathodic material is based in some intrinsic characteristics that improve the performance of the battery. Thus, some vantages and disvantages of these insertion compounds are discussed, as lithium insertion capacity, energy density, and the ciclability of these materials.Keywords: secondary lithium batteries; cathodic materials; transition metal oxides; electronic conducting polymers; nanocomposites. INTRODUÇÃOUma fonte eletroquímica de potência ou bateria pode ser definida como um dispositivo capaz de converter diretamente a energia liberada numa reação química em energia elétrica. As baterias apresentam basicamente duas funções principais, a primeira é agir como fontes portáteis de potência elétrica. A segunda, que tem crescido em importância nos últimos trinta anos, está baseada na habilidade de certos sistemas eletroquímicos de armazenar a energia suprida por uma fonte externa. Tais baterias são utilizadas, em veículos elé-tricos, fontes de emergência, como parte de um sistema de fornecimento de curta duração para demandas em pico e em conjunção com fontes renováveis de energia, como solar ou eólica, por exemplo.A primeira descrição de uma bateria eletroquímica foi feita pelo italiano Alessandro Volta em 1800. Tal "descoberta" representa o marco na história da eletroquímica e, particularmente, na história dos dispositivos denominados genericamente baterias. Desde então, um notável progresso tem sido feito na área de armazenamento eletroquímico de energia. Hoje, pode-se enumerar uma grande variedade de dispositivos englobados na categoria de baterias: células metal-ar, metal-hidreto metálico (Ni-HM), níquel-cádmio (Ni-Cd), células térmicas, íons-Lítio, entre outras.O mercado para dispositivos primários consiste basicamente na produção de baterias para aparelhos portáteis. As baterias secundá-rias ou recarregáveis representam maior interesse devido à grande demanda atual de aparelhos celulares e microcomputadores portá-teis. Em 1997, por exemplo, dos 34 bilhões de dólares movimentados com baterias, 24 foram destinados às baterias secundárias 1 .Graças à simplicidade e reversibilidade das reações eletroquímicas de inserção ou intercalação, a grande maioria dos dispositivos secundários que operam à temperatura ambiente é baseada nos chamados eletrodos de inserção. Como exemplos, têm-se os dispositivos secundários aquosos, como hidreto metálico/NiOOH ou Zn/MnO 2 , que envolvem a inserção de H + no hidreto metálico 2,3 ou MnO 2 4,5. Até mesmo o mecanismo de redução do eletrodo positivo das baterias de chumbo ácido, PbO 2 6,7 pode ser atribuído ao processo de inserção de H + 8 .Considerando-se a utilização de cátions metálicos...

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Development and electrochemical studies of gas diffusion electrodes for polymer electrolyte fuel cells

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Computation of Thermal Conductivity of Gas Diffusion Layers of PEM Fuel Cells

Computation of Thermal Conductivity of Gas Diffusion Layers of PEM Fuel Cells

Mechanistic Insights into the Oxygen Reduction Reaction on Metal–N–C Electrocatalysts under Fuel Cell Conditions

Materiais para cátodos de baterias secundárias de lítio

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