بررسی نقش اجزای لایه کاتالیست در تشکیل ریز ساختار و عملکرد الکترود نفوذی گازی در پیل سوختی پلیمری

در این پروژه با مقایسه دو بستر الکترود بالارد(ballard) و توری(tgp) مشاهده شد با افزایش رطوبت الکترود از 30% به 100%، بستر بالارد عملکرد بهتری نشان می دهد زیرا قطر حفرات بالارد به دلیل چگالی توده کم، بزرگتر است و در رطوبت بالا انتقال گازها در آن بهتر صورت می گیرد . در این پروژه همچنین اثر مقدار نانو ذرات پلاتین، نفیون وکربن در لایه کاتالیست بر عملکرد پیل سوختی مورد بررسی قرار گرفت . با تغییر مقدار بارگذاری نانو ذرات پلاتین، نفیون و یا کربن حجم فضای خالی لایه کاتالیست در الکترود محاسبه و اثر آن بر عملکرد الکترود در پیل سوختی مورد بررسی قرار گرفت. ساختار کریستالی و سایز نانوذرات پلاتین 30% توسط تکنیک پراش پرتو ایکس(xrd) مورد بررسی قرار گرفت. ریز ساختار لایه کاتالیست نیز توسط تکنیک میکروسکوپ الکترونی روبشی(sem ) مطالعه شد. با استفاده از معادلات مربوطه حجم فضای خالی لایه کاتالیست محاسبه شد. با استفاده از تکنیک sem ضخامت لایه کاتالیست ساخته شده بین 15-17 میکرومتر بدست آمد. با توجه به تکنیک xrd ساختار کریستالی کاتالیست fcc تعیین شد و سایز ذرات پلاتین 6/3 نانومتر بدست آمد. با افزایش درصد نفیون از 25% به 31%، حجم فضای خالی لایه کاتالیست از 8/26% به 1/19%کاهش یافت. با تغییر مقدار بارگذاری پلاتین از 48/0 به 85/0(mg.cm-2) حجم فضای خالی لایه کاتالیست تغییر نکرد(8/26%). نتایج نشان داد نفیون عامل اصلی در تعیین حجم فضای خالی لایه کاتالیست می باشد. به دلیل چگالی بالای پلاتین در بارگذاری های مختلف آن حجم فضای خالی لایه کاتالیست تغییر قابل توجهی نمی کند