Hydrocarbon-based Pemion™ proton exchange membrane fuel cells with state-of-the-art performance

文献情報

出版日 2021-06-21
DOI 10.1039/D1SE00556A
インパクトファクター 6.367
著者

Florian Lombeck, Philipp A. Heizmann, Michael Adamski, Hsu-Feng Lee, Benjamin Britton, Steven Holdcroft


原文を見る

要旨

Non-fluorinated hydrocarbon ionomers feature distinct technical, cost, and environmental advantages over incumbent perfluorinated sulfonic acid (PFSA)-based ionomers: they offer improved thermo-mechanical properties at temperatures beyond 90 °C, likelihood of lower material cost, lower gas cross-over, and facile recycling of platinum group metals. In addition, fluorine-free hydrocarbon ionomers are less hazardous to the environment owing to the lack of (per)fluorinated precursors. Yet, the performance of hydrogen fuel cells with hydrocarbon-based ionomers and membranes has been historically largely inferior to the PFSA-based state of the art. In this study, we present wholly hydrocarbon fuel cells exceeding previous literature landmarks by a factor of nearly two, with peak power densities of 2.1 W cm−2 under H2/O2 (atmospheric pressure and 95% relative humidity), and 1.1 W cm−2 under H2/air (250 kPaabs and 50% relative humidity). This improvement was achieved by the use of Pemion™ – a sulfo-phenylated polyphenylene-based cation exchange material – as ionomer in the catalyst layer and as proton exchange membrane with a low thickness of 7 μm, and an optimization of cathode catalyst layer based on PtCo/C. Based on an in-depth study of electrochemical performance under various conditions vs. a state-of-the-art PFSA reference cell, the performances of Pemion™-based cells were found to be more sensitive to changes in relative humidity of inlet gases, but the detrimental influence of high temperatures on performance was significantly reduced. At an operation temperature of 110 °C, 250 kPaabs, and 50% relative humidity, the peak power density (0.96 W cm−2) was 8% higher than the short-side chain PFSA-based reference cell (0.89 W cm−2), highlighting the potential of Pemion™ for next-generation fuel cells for heavy-duty or aeronautic applications.

関連文献

Conduction electron paramagnetic resonance of metal nanoparticles in AlMCM-41 aluminosilica mesoporous molecular sieves

Jacek Michalik, David Brown, Jong-Sung Yu, Marek Danilczuk, Jeong Yeon Kim, Larry Kevan

2001-04-05 Paper

DOI: 10.1039/B008245G

Positrons in doped pyrene

Tomasz Goworek, Czesław Rybka, Jan Wawryszczuk

2001-03-29 Paper

DOI: 10.1039/B008826I

Structure and solvation forces in confined alkane films

Fabien Porcheron, Bernard Rousseau, Martin Schoen, Alain H. Fuchs

2001-01-12 Paper

DOI: 10.1039/B008828P

Cu-Catalyzed four-component polymerization of alkynes, sulfonyl azides, nucleophiles and electrophiles

Junnan He, Nan Zheng, Ming Li, YuBin Zheng, Wangze Song

2021-07-07 Paper

DOI: 10.1039/D1PY00650A

Post-resonance Raman and theoretical studies on 1,3,2,4-benzodithiadiazines, formally anti-aromatic compounds

Mauricia Schettino, Rosana M. Romano, Alexander Yu. Makarov, Andrey V. Zibarev

2001-03-14 Paper

DOI: 10.1039/B009433L

An analytical solution for the diffusion of electrolytes through a charge-mosaic membrane

Andriy E. Yaroshchuk

2001-04-11 Paper

DOI: 10.1039/B009186N

Structure and redox properties of bulk and supported manganese oxide catalysts

Teresa Torre, Carmelo Raimondo, Adolfo Parmaliana

2001-04-12 Paper

DOI: 10.1039/B100091H

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

カルボニル基が付いた5-氰基-1-{[(2-メチル-2-プロpanyl)オキシ]カーボンイル}1H-吲哚-2-イリド-2-ボリン酸はどのように保存すればよいですか?

カルボニル基が付いた5-氰基-1-{[(2-メチル-2-プロpanyl)オキシ]カーボンイル}1H-吲哚-2-イリド-2-ボリン酸は、直射日光を避けて室温(15...

475102-15-9(5-Cyano-1-{[(2-meth...
化合物よくある質問

tert-ブチル2-クロロメチルピリジン-3-基炭酸エステルの市場動向や研究トレンドはどうですか?

この化合物は合成化学分野において、特にピリジン化合物の合成や改良に用いられます。最近の研究では、ピリジン化合物の新規合成法や特性の改良が注目されています。市場動...

1203498-98-9tert-Butyl 2-chloro-...
化合物よくある質問

聚二季戊四醇六丙烯酸酯はどの業界で使用されていますか?

聚二季戊四醇六丙烯酸酯は、医薬品、ポリマー、センサー、半導体などの業界で広く使用されています。特にポリマー業界では硬化剤として、医薬分野では医療機器の製造に使用...

29570-58-93-(Acryloyloxy)-2-({...
化合物よくある質問

1-氯-5-硝基异喹啉の市場動向や研究トレンドはどうですか?

1-氯-5-硝基异喹啉は、薬理学や合成化学の研究分野で注目されています。市場動向としては、その生物学的な活性や合成可能性を評価する研究が増えています。また、代替...

58142-97-51-Chloro-5-nitroisoq...
化合物よくある質問

2-チロール-5-メチルスルフェニル-3-trifルオルメチルベンゼンはどのように合成されますか?

2-チロール-5-メチルスルフェニル-3-trifルオルメチルベンゼンは、トリフルオロメチル化反応と硫化反応を経て合成されます。通常、トリフルオロメチル化剤と硫...

957066-04-51-Chloro-4-(methylsu...
化合物よくある質問

p-トールイルマグネシウムブロミドの物理化学的性質は何ですか?

p-トールイルマグネシウムブロミドのCAS番号は4294-57-9です。この化合物は白色の結晶性粉末で、分子量は204.32です。溶剤中で良好に溶解しますが、水...

4294-57-9p-Tolylmagnesium bro...
化合物よくある質問

1-(5-甲基-2-硫化素基)プロパン-1-酮の市場動向や研究トレンドはどうですか?

1-(5-甲基-2-硫化素基)プロパン-1-酮の市場動向は、化学産業全体の需要に影響を受けますが、最近では pharmaceutical 分野での応用が注目され...

59303-13-81-(5-Methyl-2-thieny...
化合物よくある質問

十一碳烯酰甘氨酸を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

十一碳烯酰甘氨酸は吸入や皮膚から吸収されることがあり、取り扱う際には防塵マスクと手袋を使用してください。ドラフトチャンバーを用いて漏洩を処理し、適切なSDS(S...

54301-26-7N-10-Undecenoylglyci...
化合物よくある質問

1H,1H-全氟-3,6-二氧杂葵-1-醇を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

この化合物は吸入や皮膚吸収による毒性があるため、防塵マスク、ゴーグル、防護手袋を使用する必要があります。ドラフトチャンバーでの操作が必要です。漏洩時には即座に換...

152914-73-32,2-Difluoro-2-[1,1,...
化合物よくある質問

3-(4-(フルオロメチルオキシ)フェニル)-1,2,4-オキサジアゾール-5-カルボハイドライドは安全ですか?

安全性は化合物の使用方法によります。直接的な毒性は報告されていませんが、吸入や皮膚接触には注意が必要です。適切な防護服を着用し、換気を図ることを推奨します。

883028-82-83-(4-(Trifluorometho...
免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。