ポリマー電解質膜燃料電池のインピーダンス図のジェリッシャー位相要素

30度Cでインピーダンス分光法により、NAFION 117膜を使用したポリマー電解質燃料電池のE-TEK電極での等温水素吸着と反応を研究します。一定の位相要素は、実験データを記述するのに十分ではありません。これは、吸着反応が、白金粒子表面の電荷移動ステップとは別に、プラチナ表面の前にある炭素層の水素の表面拡散と組み合わせて起こることを意味します。炭素の分子または原子水素拡散を区別することはできません。吸着ステップの緩和時間は、適用される可能性とは無関係であることを予測し、発見します。また、水は電極反応に速度制限ステップに入ることがありますが、その役割はさらに明確にする必要があります。

We study the isothermal hydrogen adsorption and reaction at the E-TEK electrode of a polymer electrolyte fuel cell with a Nafion 117 membrane by impedance spectroscopy at 30 degrees C. We find that the impedance diagram must include a Gerischer phase element. Constant phase elements are not sufficient to describe the experimental data. This means that an adsorption reaction takes place in combination with surface diffusion of hydrogen in the carbon layer located before the platinum surface, separate from the charge transfer step at the platinum particle surface. We are not able to distinguish between molecular or atomic hydrogen diffusion on carbon. We predict and find that the relaxation time of the adsorption step is independent of the applied potential. Water may also enter rate-limiting steps in the electrode reaction, but its role needs further clarification.