《表1 不同CCMs的电池性能、交流阻抗以及CNT添加对CCM的电池性能影响原因分析信息表a》

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《碳纳米管添加剂对质子交换膜燃料电池低铂载量膜电极性能的影响研究》


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a Pmax和P0.6V分别是CCMs的最大功率密度和0.6 V时的功率密度;Rs为膜内阻,Rct为电化学反应电阻;ηi R为CCM-1和CCM-2相较于CCM-0的内阻校正值,ηRct为CCM-1和CCM-2相较于CCM-0由于质量传输增强而减少的过电势.

为了探究两种CNT添加方式对CCM性能提升时内阻降低获益、传输加快获益的权重,本工作结合EIS结果对I-V曲线进行了IR降校正,结果如图4和表1所示.图4展示了CNT添加方式对电池内阻及传质电阻引起的电压降对电池极化曲线的影响.在电流密度2 A·cm-2下,与CCM-0相比,CCM-1的欧姆压降下降了46 m V,由传质引起的电压降降低了57 m V,欧姆压降和传质电压降下降对电池性能提升的贡献率分别为44.7%和55.3%.以上结果说明在低铂载量催化层表面添加一层CNT层即可同时改善电池内阻和气体传输.同样条件下,CCM-2的欧姆压降与CCM-0相比下降了60 mV,由传质加快引起的电压降下降了124 m V,说明改善传质是电池输出性能提升的主要因素(权重为67.4%).而且,与CCM-1相比,CCM-2输出功率的提升幅度主要是由于传质改善获得增益更大,即与表面添加方式相比,混合添加方式的传质效率提高了21.9%.原因是在Pt/C层中添加CNT使催化层变得均匀且疏松多孔,更有利于反应物氧气的传输和产物水的排出.