каталитический слой

С использованием комплексной модели, включающей как решение перколяционной задачи, так и расчёты электрохимической кинетики, рассматриваются особенности работы каталитических слоёв твёрдополимерного топливного элемента с катализатором на основе наноразмерных углеродных материалов, включая графеновые нановолокна. Данные расчётов согласуются с представленными экспериментальными данными по оптимизации состава каталитических слоёв. Показано, что добавка 20 мас. % нановолокон графена способна снизить омические потери по ионному току и повысить производительность топливного элемента на 20%.

Изучены состав и структура каталитического слоя топливного элемента с твердополимерным электролитом. Рассмотрено моделирование слоя, позволяющее рассчитать слои, содержащие частицы полимера и катализатора различных форм и размеров. Показана зависимость проводимости и активной площади поверхности каталитического слоя от концентрации частиц полимера. Наилучшие рабочие характеристики топливного элемента наблюдаются при содержании полимера в слое 30–35% об.

Изучены состав и структура каталитического слоя топливного элемента (ТЭ) с твёрдополимерным электролитом (ТПЭ). Максимальная производительность ТЭ наблюдалась при содержании полимера в слое 25–30 об.% при работе на воздухе и 30–35 об.% при работе на кислороде. При варьировании количества наносимой каталитической композиции максимальные плотности тока были получены при наносе слоя 1.75 мг/см², снижение этого значения в 2 раза приводит к падению плотности тока всего на 10%.