АКТИВНЫЙ СЛОЙ КАТОДА ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА С ПОЛИМЕРНЫМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ: МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗЕРЕН ПОДЛОЖКИ, РАСЧЕТ ГАБАРИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КАТОДА
14 сентября 2018
223
| Предметная область | — |
| Выходные данные | — |
| Ключевые слова | — |
| Вид публикации | Статья |
| Контактные данные автора публикации | ЧИРКОВ Ю.Г.1, РОСТОКИН В.И.2 1 Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, Москва, Россия 2 Национальный исследовательский ядерный университет (МИФИ) |
| Ссылка на публикацию в интернете | elibrary.ru/item.asp?id=18447595 |
Аннотация
ЖУРНАЛ:
ЭЛЕКТРОХИМИЯ
Издательство: Академический научно-издательский, производственно-полиграфический и книгораспространительский центр Российской академии наук "Издательство "Наука" (Москва)
ISSN: 0424-8570
АННОТАЦИЯ:
Рассмотрен активный слой катода топливного элемента с полимерным электролитом (нафионом). С помощью компьютерного моделирования сконструирована оптимальная структура углеродной подложки: ее углеродный “скелет” обладает максимальной внешней поверхностью и обеспечивает электронную проводимость зерен-кубиков подложки по трем осям координат. Нафион в зерне подложки отсутствует, поэтому зерно способно принимать участие лишь в транспорте молекул кислорода, протонной проводимостью оно не обладает. Дана оценка всех параметров структуры оптимального зерна подложки, в частности, установлена величина эффективного коэффициента кнудсеновской диффузии кислорода. После этого уже в масштабах всего активного слоя в модели равновеликих зерен-кубиков трех типов рассчитаны эффективная протонная проводимость и эффективный коэффициент кнудсеновской диффузии кислорода. В заключение был проведен расчет габаритного тока активного слоя катода с полимерным электролитом, в котором протонный перколяционный кластер состоит из одних лишь зерен нафиона, а кнудсеновскую диффузию кислорода создает комбинированный газовый перколяционный кластер, состоящий из зерен-пустот и всех зерен подложки. Величина габаритных токов при t = 80°С и давлении p* = 101 кПа оказалась невысокой, сотни мА/см2. Видимо, величину токов удастся поднять до единиц А/см2, если сконструировать зерна подложки, которые обладали бы одновременно как протонной проводимостью, так и способностью поддерживать диффузию кислорода.
ПодробнееЭЛЕКТРОХИМИЯ
Издательство: Академический научно-издательский, производственно-полиграфический и книгораспространительский центр Российской академии наук "Издательство "Наука" (Москва)
ISSN: 0424-8570
АННОТАЦИЯ:
Рассмотрен активный слой катода топливного элемента с полимерным электролитом (нафионом). С помощью компьютерного моделирования сконструирована оптимальная структура углеродной подложки: ее углеродный “скелет” обладает максимальной внешней поверхностью и обеспечивает электронную проводимость зерен-кубиков подложки по трем осям координат. Нафион в зерне подложки отсутствует, поэтому зерно способно принимать участие лишь в транспорте молекул кислорода, протонной проводимостью оно не обладает. Дана оценка всех параметров структуры оптимального зерна подложки, в частности, установлена величина эффективного коэффициента кнудсеновской диффузии кислорода. После этого уже в масштабах всего активного слоя в модели равновеликих зерен-кубиков трех типов рассчитаны эффективная протонная проводимость и эффективный коэффициент кнудсеновской диффузии кислорода. В заключение был проведен расчет габаритного тока активного слоя катода с полимерным электролитом, в котором протонный перколяционный кластер состоит из одних лишь зерен нафиона, а кнудсеновскую диффузию кислорода создает комбинированный газовый перколяционный кластер, состоящий из зерен-пустот и всех зерен подложки. Величина габаритных токов при t = 80°С и давлении p* = 101 кПа оказалась невысокой, сотни мА/см2. Видимо, величину токов удастся поднять до единиц А/см2, если сконструировать зерна подложки, которые обладали бы одновременно как протонной проводимостью, так и способностью поддерживать диффузию кислорода.
Для того чтобы оставить комментарий необходимо авторизоваться.