アニオン交換膜燃料電池（AEMFCS）の膜電極アセンブリの調査：触媒層のイオノマー比の影響

アニオン交換膜燃料電池（AEMFC）は、プラチナグループの金属を含まない電極触媒の使用の可能性があるため、最近、従来のプロトン交換膜燃料細胞に対する低コストの代替燃料電池として大きな注目を集めています。過去10年間、アニオン交換膜（AEMS）やアニオン交換イオノマー（AEIS）などのアルカリ培地専用の新しい材料が開発および研究されています。ただし、いくつかのAEMとAEIのみが市販されており、目的のAEMとAEIを使用して、すぐに使用できる膜電極アセンブリ（MES）はありません。その結果、社内のCCMまたはGDEを製造する必要性は、私たちが直面しなければならない現実になります。この研究は、AEMION™IONOMRイノベーションAF1-HNN8-2およびAP1-ENN8/HNN8の市販の陰イオン交換膜とイオノマーによる調製されたMEASに対するイオノマー含有量の影響を扱い、サポートを変化させることにより（ガス拡散層または膜）。調製された測定値は、SEMと拡散測定によって形態学的に特徴付けられ、AEMFC偏光曲線と循環ボルタンメトリーによって電気化学的に特徴付けられました。さらに、操作しているAEMFCの水の挙動を理解するために、細胞内の参照電極の有無にかかわらず、水管理を調査しようとする試みが行われました。我々の結果は、CCMベースのMEASが陰イオン変換ステップ中に変形を受ける可能性があり、膜の弱体化、したがって燃料電池のより速い分解につながる可能性があることを示しています。それどころか、アニオン性変換中のGDEの変形は観察されませんでしたが、（I）インクのイオノマー比に依存する膜とGDEの間の界面接触が不十分であり、（ii）膜の界面接触が不十分であり、（ii）効果的に避難できない水の生産によるアノード。

Anion exchange membrane fuel cells (AEMFCs) have recently attracted significant attention as low-cost alternative fuel cells to traditional proton exchange membrane fuel cells because of the possible use of platinum-group metal-free electrocatalysts. Over the past decade, new materials dedicated to the alkaline medium, such as anion exchange membranes (AEMs) and anion exchange ionomers (AEIs), have been developed and studied in AEMFCs. However, only a few AEMs and AEIs are commercially available, and there are no ready-to-use membrane electrodes assemblies (MEAs) with the desired AEMs and AEIs. Consequently, the need to manufacture in-house CCMs or GDEs becomes a reality that we must face. This work deals with the influence of ionomer content on the prepared MEAs with the commercial anion exchange membrane and ionomer from Aemion™ Ionomr Innovations AF1-HNN8-2 and AP1-ENN8/HNN8 respectively and by varying the support (gas diffusion layer or membrane). The prepared MEAs were characterized morphologically by SEM and profilometry, as well as electrochemically by AEMFC polarization curves and cyclic voltammetry. In addition, an attempt to investigate water management was made with and without a reference electrode in the cell to understand the behavior of water in an operating AEMFC. Our results show that CCM-based MEAs can undergo deformation during the anion conversion step, leading to weakening of the membrane and hence faster degradation in the fuel cell. On the contrary, no deformation was observed for the GDEs during the anionic conversion, although the results are poorer due to (i) poor interface contact between membrane and GDE that depends on ionomer ratio in the ink and (ii) a high overpotential at the anode due to the production of water that cannot be effectively evacuated.