도 1 은 내장 수소 저장 중합체의 개념도를 나타낸다. 상기 양극측 촉매층(씨엘)에 수소 방출/고정매체로서 수소 방출/고정매체를 부착하였다. 상기 수소 방출/고정 반응을 용이하게 하기 위해,상기 수소 방출/고정 반응을 용이하게 하기 위해,상기 수소 방출/고정 반응을 용이하게 하기 위해,상기 수소 방출/고정 반응을 용이하게 하기 위해,상기 수소 방출/고정 반응을 용이하게 하기 위해,상기 수소 방출/고정 반응을 용이하게 하기 위해,상기 수소 방출/고정 반응을 용이하게 하기 위해,상기 수소 방출/고정 반응을 용이하게 하기 위해,상기 수소 방출/고정 반응을 용이하게 하기 위해,상기 수소 방출/고정 반응을 용이하게 하기 위해,상기 수소 방출/고정 반응을 도 1 은 또한 상기 화학물질의 상세한 구조를 갖는 방식을 포함한다. 구조에서,플루오레놀/플루오레논 그룹은 수소 저장 기능을 가지고 있습니다. 4 개 한조가 되는 염화 그룹을 가진 네트워크(교차 결합된)구조 때문에,플루오레놀 또는 플루오레논 모양에서,물에서는 녹지이고 그러나 물으로 히드로겔을 형성하기 위하여 부게 되었습니다. 상기 시트가 20,30,60,또는 360 분에 각각 20%,33%,51%,또는 96%의 총 고정 수소가스를 80,60,또는 360 분 내에 방출한 후,젖은 상태에서의 적외선 촉매의 존재 하에서(보충도 20,30,60,또는 360 분 내에 방출된 후,30,60,또는 360 분 내에,30,60,또는 360 분 내에,30,60,또는 360 분 내에,30,60, 1). 적외선 촉매는 또한 1 기압의 수소에서 최대 58 몰%의 수소를 흡수 할 수 있으며,이는 실질적으로 더 낮았다. 4.7 중량%)에 저장된 것보다. 도 1 은 본 연구 10 에서 사용된 페미엠(페미엠-큐피엠)의 화학 구조를 더 나타낸다. 그 가스 배리어 특성은 나피온과 같은 상업적으로 이용 가능한 과불소화 형 펨보다 훨씬 우수합니다. 10-9 및 4.72 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10 10-10-1)나피온-212 막의. 또한,연료전지 응용 분야에서 양성자 전도도 및 안정성(예:열/기계/화학)측면에서 필요한 다른 특성을 충족합니다. 그 결과,이 셀은 다른 셀과 비교 될 수 있습니다. 도 2 는 본 연구에서 사용된 멤브레인 전극 어셈블리의 상세한 구성을 나타낸다. 캐소드 측의 경우,메아 구성은 일반 메아리카 10 의 구성과 동일하다. 양극 측을 위해,다공성 가스 확산층(동독)이 사용되었다. 1.5–3 이었다.단단한 씰을 보장하기 위해 여러 개의 가스켓이 사용되었습니다.
그림. 2:멤브레인 전극 어셈블리의 구성.
가스 확산층은 촉매 코팅 된 막 및 가스 확산층을 의미합니다. 애노드 측에서의 동독 및 가스켓의 수는 각 실험에서 사용된 동독의 두께에 따라 달랐다.
도 3 은 도 3 의 순서도를 나타낸다. 습도는 항상 물 존재 하에서 수소의 효율적인 수소 방출/고정 반응을 위해 상대 습도 100%(상대 습도)로 설정되었습니다. 시간주기 1 동안,수소 가스를 120 분 동안 양극에 공급하여 수소 가스를 120 분 동안 주입 하였다. 기간 2 동안,질소 가스를 애노드로 퍼지하여 애노드로부터 수소 가스를 플러시하였다. 기간 3 도중,양극 측은 밀봉되었습니다. 기간 4 동안,세포를 80 분 동안 10 분 동안 가열하여 수소 시트로부터 수소 방출을 개시 하였다. 기간 5 동안,산소 가스는 발전없이 3 분 동안 음극에 공급되었다. 기간 6 동안,연료 전지는 일정한 전류 밀도로 작동되었다. 이 프로토콜은 사이클 성능과 내구성을 조사하기 위해 반복되었습니다.
그림. 3:평가 프로토콜의 순서도.
상대습도는 모든 경우에 100%로 설정되었습니다.
연료전지 성능을
하기 전에 상세한 연료 셀 평가와 함께 우리의 SPP-QP 멤브레인,예비 실험을 실시했으로 상업적으로 사용할 수 있 피온 NRE-211 멤브레인(25µm 두께). 211 셀은 캘리포니아에서만 작동할 수 있었다. 14 의 정전류 밀도에서 10 밀리그램 센티미터−2 의 44.7 밀리그램(보충 그림. 2). 을 높이 작업 시간,막 바뀌었 피온 NRE-212(50-μm 두께),그리고 더 많은 양의 HSP(122.5mg)을 사용하였다. 셀은 캘리포니아에 대한 작동했다. 17 의하지만 여전히 두꺼운 막 및 수소 소스의 더 많은 양에도 불구하고 오히려 짧은. 우리는 가스 불 투과성 폴리 페닐 렌 기반 페밀로서 종종질분필의 사용이 작동 가능한 시간을 향상시켜야한다고 추측했다. 연료전지 성능의 비교는 다음과 같습니다.
기간 5 동안 3 분(발전 개시 전)동안,전지 전압,양극 및 음극 전위,및 옴 저항을 산소 공급 시간의 함수로서 모니터링하였다(보충 도 1). 3). 캐소드 전위는 셀 전압과 밀접하게 연결되었다;즉,셀 전압의 증가는 주로 캐소드에서의 산소확산으로 인한 것임을 시사하는 0.837 0.022 에서 0.921 0.009 볼트로 증가했다. 음극에서의 산소 2 충전이 완료되지 않았고,음극보다 낮았음에도 불구하고(2010 년 1 월 1 일),음극에서의 산소 2 충전이 완료되지 않았습니다.우리는 저장된 수소의 피할 수없는 소비와 양극에 불리한 산소 크로스 오버를 방지하기 위해 산소의 흐름을 연장하지 않기로 결정했다. 오믹 저항은 0.037 에서 0.004 로 시간이 지남에 따라 약간 감소했습니다. 양극 전위는 0.097 0.029 에서 0.102 0.028 볼트로,시간이 지남에 따라 약간만 증가했다. 이 시간 동안 지속적인 물 2 진화에도 불구하고. 음극으로 침투하거나 음극에서 침투된 산소로 산화에 의해 수소의 일부 손실이 발생했을 가능성이 높습니다. 반면에,SPP-QP 셀,양극 잠재성 낮았고 약간 감소와 시간에서,0.074±0.014 을 0.072±0.013V(보충 Fig. 3 차원 삽입,명확성을 위해). 이는 상술한 바와 같이,나피온-큐피온 막의 가스 투과도가 훨씬 낮기 때문에,종피온-큐피온 막의 양극에서 수소손실이 더 적다는 것을 나타낸다. 또한,본 프로토콜에서 얻을 수 있는 가장 높은 수준의 수소충전은 양극 전위(0.072 0.013 볼트)에 의해 제안된 바와 같이,일반적인 수소충전소의 수소충전소(0.072 0.013 볼트)에 비해 수소충전소(0.072 0.013 볼트)에 의해 제안된 수소충전소(0.072 0.013 볼트)에 의해 제안된 수소충전소(0.013 볼트)에 의해 제안된 수소충전소(0.013 볼트)에 비해
3 분 동안 산소 2 가 공급된 후,연료전지 작동(즉,발전)이 개시되었다(기간 6,도 6). 3). 도 4 는 작동 시간의 함수로서 셀 전압,양극 및 음극 전위 및 1,5,10 밀리암페어−2 의 정전류 밀도에서의 옴 저항을 나타낸다(보충 그림 1 참조). 4,적외선 자유로운 세포 전압을 위해). 다른 멤브레인의 효과에 대한 정량적 이해를 위해 작동 시간은 중량에 의해 정규화됩니다. 이 경우,상기 한 바와 같이,상기 제 1 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 2 및 제 3 및 제 3 및 제 3 및 제 3 이 전류밀도는 전류밀도에 따라 달라지며,전류밀도는 전류밀도에 따라 달라진다. 0.15 초-1(또는 캘리포니아. 123 밀리그램에 대한 18 초). 도에 도시 된 바와 같이. 4 비(보충 그림. 음극 전위는 거의 일정하여 수소소비량이 처음부터 수소소비량을 초과했음을 나타내었다. 반면,종피-큐피 셀의 양극 전위는 초기 캘리포니아에 대해 낮은 값을 유지하였다. 0.이 기간 동안 10 센티미터−2 의 정전류 밀도에서 발전하기에 충분했다. 이 기간 후에,양극 전위는(그러나 여전히 나피온-212 셀의 그것보다 더 느리게)증가했는데,이는 수소공급이 수소소비량과 일치할 수 없었기 때문이다. 따라서,종피-큐피 셀은 캘리포니아에 대해 작동 가능했다. 0.56 초-1(또는 캘리포니아. 이 약은 10-15 일 동안 복용 할 수 있습니다. 이것과 비교하면 4 배 이상(?) 0.15 초-1(또는 캘리포니아. 이 경우,이 약물은 항 염증 효과가 있습니다. 이 막의 투과성이 훨씬 낮기 때문입니다. 이 경우,전자의 전극과 전자의 전극은 전자의 전극과 전자의 전극에 의해 결정된다. 21mΩ cm2,즉,ca. 48%나피온-212 셀보다 낮음(그림 1). 4 디).
전위,음극전위,음극전위,디오 믹 저항은 동작 시간의 함수로서,중량에 의해 정규화된다. 연료전지는 연료전지의 유속이 20 메가민-1 인 100%로 작동하였다.
그런 다음 전류 밀도의 효과를 조사했습니다. 도에 도시 된 바와 같이. 또한,전류밀도가 10-5 에서 1 밀리암페어-2 로 감소함에 따라 작동 가능한 시간이 증가하였고,그 효과는 나피온-212 셀보다 종단-큐피온-212 셀에 대해 훨씬 더 두드러졌다(또한 보충 그림 참조). 6). 최대 작동 시간은 1 밀리암페어-2 의 정전류 밀도에서 종피-큐피피 셀에 대해 관찰되었고,캘리포니아에 도달하였다. 10.2 초−1(또는 캘리포니아. 또한,본 발명의 실시예에 의하면,상기 제 1 실시예에 있어서,상기 제 2 실시예에 있어서,상기 제 2 실시예에 있어서,상기 제 2 실시예에 있어서,상기 제 2 실시예에 있어서,상기 제 2 실시예에 있어서,상기 제 2 실시예에 있어서,상기 제 2 실시예에 있어서,상기 제 2 실시예에 있어서,상기 제 2 실시예에 있어서,상기 제 2 실시예에 있어서,상기 제 2 실시예에 있어서,상기 제 2 실시예에 있어서,상기 제 2 실시예에 있어서,상기 제 2 실시예에 양극 과전압은 낮은 전류 밀도에서 더 느린 수소소비 때문에 전류 밀도가 감소함에 따라 더 느리게 증가했다(그림 1). 4 비). 음극 과전압은 같은 이유로 전류 밀도가 감소함에 따라 유사하게 더 느리게 증가했습니다(그림 1). 4 기음).1001>실험적으로 생성 된 전기/이론적으로 얻을 수 있는 전기로 정의 된 사용률 값은 상대적으로 낮은,5.8%나 피온-212 셀에 대 한 15%나 피온-212,8 에 대 한 2.2%로 감소.10-100%의 경우(보충 그림 2). 7). 사용률 두 셀에 대 한 낮은 주로 헥 스 시트 수 방출 반응의 느린 속도 론으로 인해. 상기 작동 시간은 저장된 수소의 전체 방출에 필요한 시간보다 훨씬 짧았기 때문에(보충 도 2). 1),수정 된 수 소 활용도 정의 됩니다,실제로 발표 하는 수 소의 양을 기반으로,다음 1 차 반응 운동 방정식을 사용 하 여 추정된 수 소 진화 시간에서 계산:
어디에서는 H2 수익률(전환),k 은 반응 속도계수, t 예상 H2 진화 시간(에 해당하는 기간 4-6Fig. 3). 수정된 수소이용률은 그림 1 에서 전류 밀도의 함수로 표시됩니다. 5.
그림. 5:정전류 밀도에서 수소이용률 보정 1,5,10 밀리암페어−2.
수정 된 수소이용률은 실험적으로 생성 된 전기/이론적으로 얻을 수있는 전기로 정의되었습니다. 이론적으로 얻을 수있는 전기는 수소량 시트의 고정 수소량과 식에 의해 계산 된 수소량(또는 변환,수소량)을 기반으로 계산되었습니다. 1.
수정 된 수소이용률 전류 밀도에 독특한 의존성을 보였다. 두 셀 모두 사용률은 전류 밀도에서 최소 10 밀리암페어(17.0%,17.0%)및 64.0%로 증가했습니다.그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,그 결과,,,,,,,,,,,,, 멤브레인을 통한 가스 침투는 또한 작동 가능한 시간에 영향을 미쳤을 수 있습니다. 그럼에도 불구 하 고,어떤 전류 밀도에서 나 피온-212 셀의 보다 훨씬 높은 수 소 활용도 전시.이 경우,전류밀도에서의 사이클 성능을 측정할 수 있다. 두 세포 모두 적어도 최대 50 사이클(그림 1)까지 순환 가능성으로 작동 할 수있었습니다. 7). 이 셀의 작동 시간은 10 초 미만이며,이 셀의 작동 시간은 10 초 미만입니다. 그러나 두 세포 모두에서 작동 시간은 사이클링과 함께 점차 감소했습니다. 사이클 수가 증가함에 따라 양극 초과 전력이 증가했습니다(그림 1). 6 기음,디),음극 전위 및 옴 저항의 변화는 다소 사소한 반면(보충 그림. 8),수소의 양이 사이클의 수가 증가함에 따라 점차 감소 할 수 있음을 나타낸다.
그림. 6: 사이클 의존성.
a,b 셀룰라 전압 및 c,d 양극 잠재력의 함수로 작업 시간을 정규화하여 HSP 무게. 연료 셀 운영에서 80°C,100%RH,에는 O2 흐름율이 20mL min−1.
그림. 7:1 밀리암페어−2 의 정전류 밀도에서의 사이클 성능.
상대 습도는 실험 내내 100%로 설정되었습니다.
50 사이클 후,리액션 피펫을 분해하고,회수된 하이액션 피펫 시트를 시험 후 분석을 실시하였다(보충 그림 2). 9). 적외선 촉매의 비피리딘 리간드의 손실을 확인 하는 동안 1 시간 및 13 초 나노 스펙트럼,실질적으로 아무 변화 폴리머 구조에서 검출 되었다. 적외선 촉매의 1 시간 나노 스펙트럼,알 수 없는 신호의 외관 또한 확인 되었다. 이 결과는 사이클링에 의한 열화가 적외선 촉매의 침출 및/또는 적외선 촉매의 분해로 인한 것임을 나타낸다. 우리의 지속적인 연구의 주제입니다.
