Yakıt Hücrelerinin Konsantrasyon Alternatif Frekans Yanıt Analizi Kılavuzu

Özet

Yakıt hücrelerinin konsantrasyon alternatif frekans tepki analizi için bir protokol sıyoruz, yakıt hücresi dinamiklerini incelemek için umut verici yeni bir yöntem.

Özet

Proton-değişim membranı (PEM) yakıt hücrelerinde konsantrasyon-alternatif frekans tepki analizi (cFRA) yapmak için oksijenin periyodik konsantrasyon girdisi perturbasyonu oluşturma yeteneğine sahip deneysel bir kurulum kullanılmıştır. CFRA deneyleri sırasında, modüle edilmiş konsantrasyon beslemesi farklı frekanslarda hücrenin katoda gönderildi. Hücre üzerinde uygulanan kontrole bağlı olarak hücre potansiyeli veya akım olan elektrik tepkisi, frekans tepki aktarım fonksiyonu formüle etmek için kaydedildi. Geleneksel elektrokimyasal empedans spektroskopisinden (EIS) farklı cFRA metodolojisi, farklı kütle taşıma olaylarının katkısını kinetik yük aktarım süreçlerinden ayırabilmek için frekans tepki spektrumları hücre. Ayrıca, cFRA katot değişen nemlenme durumları arasında ayrım yapabiliyor. Bu protokolde, cFRA deneyleri gerçekleştirmek için prosedürün ayrıntılı açıklaması üzerinde duruluyor. Ölçümlerin en kritik adımları ve teknikte gelecekteki iyileştirmeler tartışılmıştır.

Giriş

Bir PEM yakıt hücresinin dinamik davranışını karakterize etmek, hücrenin performansını düşüren geçici operasyonel durumlara hangi mekanizmaların hakim olduğunu anlamak için önemlidir. Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) pem yakıt hücresi dinamikleri incelemek için en yaygın kullanılan metodoloji, genel dinamik performans^afarklısüreç katkıları ayırmak için yeteneği nedeniyle 1^,2. Ancak, benzer zaman sabitleri ile geçici süreçler genellikle onları yorumlamak zor hale EIS spektrumları birleştiğinde. Bu nedenle, geçmişte geçici tanı araçları birkaç veya bireysel dinamiklerin etkisini tespit etmek amacıyl....

Protokol

1. Malzeme hazırlama

1. Kesme presi kullanarak son plakalarla aynı boyutta iki dikdörtgen Teflon parçasını kesip geçirin; dikkat edin ve deliklerin cıvataların yerleştirilmeleri gereken konumda olduğundan emin olun.
2. Aynı prosedürü kullanarak, akış alanının dış ve iç boyutları ve vidaların yerleştirilmeleri gereken deliklerin konumu göz önünde bulundurularak Teflon contalarını kesin.
3. Contaların boyutuna uygun metal bir çerçeve kullanarak gaz difüzyon katmanlarını kesin.
4. Çift kutuplu plakaların boyutuna ayarlamak için katalizör kaplı membran (CCM) fazla Nafion kesin. Daha önce kullanılan metal çerçeve yardımı ile vidaların geçmesi ge....

Sonuçlar

EIS spektrumuna dayalı yakıt hücresi dinamiğinin ön analizi Şekil 2'degösterilmiştir. EIS büyüklüğü (Şekil 2A) ve faz Bode çizimleri (Şekil 2B) spektrumları galvanostatik kontrol altında üç farklı sabit durum akım yoğunluğunda ölçülür. Beklendiği gibi, tüm ana geçici süreçler gözlenir: yüksek frekans aralığında çift katmanlı ş.......

Tartışmalar

Klasik EIS'nin aksine cFRA, yakıt hücresinde meydana gelen farklı kütle taşıma olayları ile ilgili dinamiklerin karakterizasyonuna odaklanan bir tanı aracıdır. Örneğin çift tabaka^6'nınşarj edilmesi/boşaltılaması gibi elektrottaki oksijen difüzyonunun altında zaman sabiti olan geçici leri tespit etamaz. Bu nedenle, çeşitli fenomenlerin birleştiği EIS'nin aksine, cFRA belirli dinamiklere ilişkin kalıpları daha net bir şekilde belirlemeye yardımcı olabilir. Bu, tahmin k.......

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Membrane Electrode Assemby N115 25,8 cm2	QuinTech	EC-NM-115	cathode/anode loding: 1mg Pt/cm2
Potentiostat	Metrhohm	PGSTAT302N
Booster	Metrohm	BOOSTER20A
Retractable fiber oxygen sensor	Pyro Science	OXR430-UHS
Dew Point and Temperature Meter	VAISALA	DMT340
Software process control system	Siemens	Simatic PCS 7
Software MATLAB2012a	Mathworks
Hydrogen	Linde	Hydrogen 6.0
Nitrogen	Linde	Nitrogen 5.0
Oxygen	Linde	Oxygen 5.0