Investigation of the role of the micro-porous layer in polymer electrolyte fuel cells with hydrogen deuterium contrast neutron radiography

文献情報

出版日 2012-02-15
DOI 10.1039/C2CP23686A
インパクトファクター 3.676
著者

Kyu Taek Cho


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要旨

In this study, the high resolution hydrogen-deuterium contrast radiography method was applied to elucidate the impact of the micro-porous layer (MPL) on water distribution in the porous fuel cell media. At the steady state, deuterium replaced hydrogen in the anode stream, and the large difference in neutron attenuation of the D2O produced at the cathode was used to track the produced water. It was found that the water content peaked in the cathode-side diffusion media (DM) for the cell without MPL, but with an MPL on the anode and cathode DM, the peak water amount was pushed toward the anode, resulting in a relatively flattened water profile through components and demonstrating a liquid barrier effect. Additionally, the dynamic water behavior in diffusion media was analyzed to understand the effect of a MPL and operating conditions. The water content in the DM changed with applied current, although there is a significant amount of residual liquid content that does not appear to be part of capillary channels. The effect of the MPL on irreducible saturation in DM and cell performance was also investigated.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

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Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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