Publication detail

Optimized Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Electrode Using TiO2 Nanotube Arrays with Well-Defined Spacing

Year: 2020

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: ACS applied nano materials

Publisher name: AMER CHEMICAL SOC

Place: Washington

Page from-to: 4157-4170

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Optimizované membránové palivové články s polymerním elektrolytem s využitím TiO2 nanotrubicových vrstev s vhodnými rozestupy	Nosiče katalyzátorů na bázi TiO2 jsou hojně studovány pro využití v membránových palivových článcích s polymerním elektrolytem (PEMFCs), protože představují zajímavou alternativu k uhlíkovým nosičům, které jsou náchylné ke korozi. Pro optimální fungování PEMFCs je zapotřebí využít nosič s optimální geometrií, která umožnuje rovnoměrné pokrytí katalyzátoru, dlohodobé využítí a efektivní chod článku. V této práci reportujeme využití TiO2 (NTs) s rozestupy, které slouží jako nosič katalyzátoru pro katodu PEMFCs. Zkonstruovali jsme vrstvu uspořádáných Pt-TiO2 NT na povrchu nafionové membrány v následujících třech krocích: i) přípravili jsme samoorganizované NT s určitými mezitrubicovými vzdálenostmi a oddělili jsme je od Ti podložky, ii) stěny trubic jsme pokryli Pt nanočásticemi pomocí depozice atomárních vrstev (ALD) nebo fotodepozice (PD) a iii) vše jsme převedli na nafionovou membránu a pod tlakem slisovali, směrem k vytvoření jednoho kompletního celku. V tomto uspořádání poskytovali PEMFCs výrazně vyšší výkony, než membrány s trubicemi bez mezer, které byli použity jako referenční. Klíčové pro tyto výkony jsou optimální rozestupy mezi nanotrubicemi, které umožňují optimální přenos hmoty a náboje.	TiO2; nanotrubice s rozestupy; membránový palivový článek s polymerním elektrolytem; depozice atomárních vrstev; platina
eng	Optimized Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Electrode Using TiO2 Nanotube Arrays with Well-Defined Spacing	TiO2-based catalyst supports in polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) are widely investigated and provide an alternative to corrosion-susceptible carbon-based catalyst supports. For PEMFCs, designing a catalyst support material with an optimal geometry is of high importance to provide high catalyst dispersion, long-term operation, and efficient fuel cell performance. In this work, we report on the use of spaced (SP) TiO2 nanotubes (NTs) as catalyst support for the cathode electrode of PEMFCs. We construct a vertically aligned Pt-TiO2 NT catalyst layer on the Nafion membrane by a threestep process: (i) growth of self-organized TiO2 nanotubes with defined intertube spacing and detachment from the Ti substrate, (ii) Pt catalyst decoration on tube walls by atomic layer deposition (ALD) or photodeposition (PD), and (iii) decal transfer of the Pt-TiO2 catalyst layer onto Nafion to fabricate a membraneelectrode assembly (MEA) by hot pressing. Such an MEA configuration based on vertically aligned high aspect ratio spaced TiO2 nanotubes with Pt catalyst decoration delivers a significantly higher fuel cell performance, compared with close-packed (CP) TiO2 nanotubes. The key for this excellent performance is that TiO2 NTs with a regular interspacing on the Nafion polymer membrane enable highly dispersed Pt catalyst decoration and provide strongly enhanced mass transport in the interspaces.	titanium dioxide; spaced nanotubes; polymer electrolyte membrane fuel cells; atomic layer deposition; platinum

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links