ハーフセル測定とPEMFCテストによる酸素還元反応に向けたPTNIナノワイヤアレイ電極の比較研究

燃料電池動作における触媒活性増強メカニズムの明確な理解は、プロトン交換膜燃料電池（PEMFC）の高性能電極への最新世代の非PT/C燃料電池電極の完全翻訳に必要です。この作業では、PTNI Nanowire（NW）アレイガス拡散電極（GDE）は、NI含浸を備えたPT NWアレイから製造されています。酸素還元反応反応触媒活性の2.84倍の改善は、25°Cで0.1 M HClo4水電解質でのハーフセルGDE測定を使用して、PTNI NWアレイGDE（PT NWアレイGDEを参照）で観察されます。PEMFCシングルセルテストで記録された1.07倍の電力密度のみ。イオノマーは、GDEの電気化学的に活性な表面積を大幅に増加させることが示されていますが、PTNI NWアレイGDEは高温でのniイオン汚染に苦しんでおり、触媒活性の低下と操作PEMFCの改善が限られています。

A clear understanding of catalytic activity enhancement mechanisms in fuel cell operation is necessary for a full degree translation of the latest generation of non-Pt/C fuel cell electrocatalysts into high-performance electrodes in proton-exchange membrane fuel cells (PEMFCs). In this work, PtNi nanowire (NW) array gas diffusion electrodes (GDEs) are fabricated from Pt NW arrays with Ni impregnation. A 2.84-fold improvement in the oxygen reduction reaction catalytic activity is observed for the PtNi NW array GDE (cf. the Pt NW array GDE) using half-cell GDE measurement in a 0.1 M HClO4 aqueous electrolyte at 25 °C, in comparison to only a 1.07-fold power density recorded in the PEMFC single-cell test. An ionomer is shown to significantly increase the electrochemically active surface area of the GDEs, but the PtNi NW array GDE suffers from Ni ion contamination at a high temperature, contributing to decreased catalytic activities and limited improvement in operating PEMFCs.