Nghiên cứu độ bền của màng điện ly trong pin nhiên liệu

##plugins.themes.academic_pro.article.main##

Author

  • Ngô Phi Mạnh
    Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng
    Kohei Ito
    Trường Đại học Kyushu, Nhật Bản

Từ khóa:

Pin nhiên liệu
bài thử bền màng điện ly
lưu lượng khí rò
quá trình cháy
phân tích ảnh nhiệt

Tóm tắt

Bài báo nghiên cứu độ bền của màng điện ly Nafion NR211 (độ dày 25 mm) trong pin nhiên liệu (PEMFCs) với các bài thử bền cơ học, hóa học và kết hợp cơ/hóa học. Ứng suất dư và tốc độ hình thành H2O2 là hai đại lượng quyết định mức độ phá hủy màng điện ly về mặt cơ học và hóa học, được tính toán trong ba điều kiện thử bền. Đồng thời, các bài thử bền hóa học và kết hợp cơ/hóa học được tiến hành trên một pin nhiên liệu được thiết kế với ô kính có hệ số xuyên qua lớn ở cực âm, giúp phát hiện sự tăng nhiệt độ lớp phân chia khí gây nên bởi quá trình cháy hỗn hợp khí rò qua màng điện ly bằng một camera hồng ngoại. Theo lưu lượng khí rò được kiểm tra định kỳ, màng điện ly bị hư hại nhanh chóng ở bài thử bền hóa học và kết hợp cơ/hóa học so với điều kiện thử bền cơ học. Các điểm nóng xuất hiện tại những vết nứt và lỗ rò chứng tỏ quá trình cháy đã chuyển sang mức độ nguy hiểm.

Tài liệu tham khảo

    [1] Cullen, David A., et al. “New Roads and Challenges for Fuel Cellsin Heavy-Duty Transportation”, Nature Energy, vol. 6, no. 5, 25 Mar. 2021, pp. 462–474, 10.1038/s41560-021-00775-z.
    [2] Mathias, Mark F., et al. “Two Fuel Cell Cars in Every Garage?” The Electrochemical Society Interface, vol. 14, no. 3, 1 Sept. 2005, 24–35, 10.1149/2.f05053if.
    [3] Zaton, J. Roziere and D. J. Jones. “Current understanding of chemical degradation mechanisms of perfluorosulfonic acid membranes and their mitigation strategies: A review”, Sustainable Energy Fuels, 2017, Volume 1, Page 409-438.
    [4] Madden, T., et al. “Degradation of Polymer-Electrolyte Membranes in Fuel Cells”, Journal of the Electrochemical Society, vol. 156, 5, 2009, p. B657, 10.1149/1.3095466
    [5] Sumit Kundu, Leonardo C. Simon, Michael Fowler, Stephen Grot, “Mechanical properties of Nafion™ electrolyte membranes under hydrated conditions”, Polymer, 2005, Volume 46, Issue 25, Pages 11707-11715.
    [6] Stanic, Vesna, Hoberecht, Mark. “Mechanism of Pinhole Formation in Membrane Electrode Assemblies for PEM Fuel Cells”, Proceedings - Electrochemical Society, 2004, Volume 21, pp. 391-401.
    [7] Lakshmanan, Balasubramanian & Huang, Wayne & Olmeijer, David & Weidner, John. “Polyetheretherketone Membranes for Elevated Temperature PEMFCs”, Electrochemical and Solid State Letters - Electrochem solid state lett. 6. 10.1149/1.1619647.
    [8] Ngô Phi Mạnh, và Kohei Ito. “Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền màng điện Ly Trong Pin Nhiên liệu ở điều kiện thử bền hỗn hợp Cơ – hóa học”. Tạp Chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, 20, No. 10.2, Tháng Mười 2022, tr 17-24, https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/7973.
    [9] Nancy Garland, Thomas Benjamin and John Kopasz.“DOE Fuel Cell Program: Durability Technical Targets and Testing Protocols”, ECS Transactions, vol. 11, no. 1, 19 Dec. 2019, pp. 923–931.
    [10] A. Sethuraman, J.W. Weidner, A. T. Haug, S. Motupally, L.V. Protsailo, “Hydrogen Peroxide Formation Rates in a PEMFC Anode and Cathode”, J. Electrochem. Soc. 155 (2008) B50-B57.
    [11] B. LaConti, M. Hamdan, and R. C. McDonald. “Handbook of Fuel Cells: Fundamentals, Technology, and Applications, Vol. 3”, W. Vielstich, A. Lamm, and H. A. Gasteiger, Editors, Wiley, New York, 2003.
Xem thêm

##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##

Đã Xuất bản

Mar 31, 2023
Download
PDF
Cách trích dẫn
Ngô Phi Mạnh, và Kohei Ito. “Nghiên cứu độ bền của màng điện Ly Trong Pin Nhiên liệu”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 21, số p.h 3, Tháng Ba 2023, tr 85-92, https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/8253.

##plugins.themes.academic_pro.article.details##