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Poly(sulfobetaine methacrylate)-Enhanced Anode Catalyst Layer for Highly Efficient Proton Exchange Membrane Fuel Cells under Low-Humidity Conditions
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2023-12-28 , DOI: 10.1021/acsaem.3c02477 Mingyu Son 1 , Su-Jeong Bak 1 , Sun-I. Kim 1 , Dowon Ahn 2 , Shin Ae Song 3 , Gibum Kwon 4 , Duck Hyun Lee 1, 5
ACS Applied Energy Materials ( IF 5.4 ) Pub Date : 2023-12-28 , DOI: 10.1021/acsaem.3c02477 Mingyu Son 1 , Su-Jeong Bak 1 , Sun-I. Kim 1 , Dowon Ahn 2 , Shin Ae Song 3 , Gibum Kwon 4 , Duck Hyun Lee 1, 5
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Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) that operate under low-humidity conditions enable the downsizing or elimination of humidifiers. Herein, we report a catalyst layer prepared by adding a highly water-retaining and proton-conducting sulfobetaine-based zwitterionic polymer, synthesized by precipitation polymerization, to a Pt/C catalyst. The prepared PEMFC exhibits a highly efficient cell performance and high durability at low humidity. The membrane containing the optimal amount of poly(sulfobetaine methacrylate) (pSBMA) has an ionic conductivity of 8.8 mS cm–1 (90%) under controlled conditions at 19% relative humidity (RH). The optimal pSBMA-containing electrode assembly exhibits a current density of 0.59 A cm–2 at 0.6 V and 19% RH, as well as excellent performance stability, retaining 98% of its initial performance after 75 h of durability testing. The findings of this study may provide useful design considerations for fuel-cell systems.
中文翻译:
低湿条件下高效质子交换膜燃料电池的聚(磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯)增强阳极催化剂层
在低湿度条件下运行的质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 可以缩小或消除加湿器。在此,我们报道了通过将通过沉淀聚合合成的高保水性和质子传导性磺基甜菜碱基两性离子聚合物添加到Pt/C催化剂中而制备的催化剂层。所制备的质子交换膜燃料电池在低湿度下表现出高效的电池性能和高耐久性。含有最佳量聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯 (pSBMA) 的膜在 19% 相对湿度 (RH) 的受控条件下离子电导率为 8.8 mS cm –1 (90%)。含 pSBMA 的最佳电极组件在 0.6 V 和 19% RH 下表现出 0.59 A cm –2 的电流密度,以及出色的性能稳定性,在 75 小时的耐久性测试后保留了 98% 的初始性能。这项研究的结果可能为燃料电池系统提供有用的设计考虑。
更新日期:2023-12-28
中文翻译:
低湿条件下高效质子交换膜燃料电池的聚(磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯)增强阳极催化剂层
在低湿度条件下运行的质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 可以缩小或消除加湿器。在此,我们报道了通过将通过沉淀聚合合成的高保水性和质子传导性磺基甜菜碱基两性离子聚合物添加到Pt/C催化剂中而制备的催化剂层。所制备的质子交换膜燃料电池在低湿度下表现出高效的电池性能和高耐久性。含有最佳量聚磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯 (pSBMA) 的膜在 19% 相对湿度 (RH) 的受控条件下离子电导率为 8.8 mS cm –1 (90%)。含 pSBMA 的最佳电极组件在 0.6 V 和 19% RH 下表现出 0.59 A cm –2 的电流密度,以及出色的性能稳定性,在 75 小时的耐久性测试后保留了 98% 的初始性能。这项研究的结果可能为燃料电池系统提供有用的设计考虑。