Membrane electrode assembly for fuel cell

Details Membrane electrode assembly for fuel cell Membrane electrode assembly for fuel cell

H - Electricity

01

M

H01M 4/86 (2006.01) H01M 4/92 (2006.01) H01M 8/02 (2006.01) H01M 8/10 (2006.01)

Patent

CA 2688060

A membrane electrode assembly comprises (a) a solid electrolyte polymer membrane; (b) an anode electrocatalyst layer disposed at one surface of the membrane and comprising a first electrocatalyst composition comprising carbon substrate particles and nanoparticles comprising an alloy of platinum and ruthenium disposed on the surface of the substrate particles; (c) a cathode electrocatalyst layer disposed at an opposite surface of the membrane, the cathode layer comprising a second electrocatalyst composition different from the first electrocatalyst composition and comprising carbon substrate particles and nanoparticles comprising platinum disposed on the surface of the substrate particles; and (d) gas diffusion layers disposed over each of the anode and cathode electrocatalyst layers. When operating in a direct methanol fuel cell with an active area of 25 cm2 and under conditions including a supply of IM methanol to the anode electrocatalyst layer at a rate of 3 ml per minute, a supply of air to the cathode electrocatalyst layer at a rate of 400 seem, the membrane electrode assembly provides an output voltage of 0.4 volt and a temperature of 7OoC, provides a power output in excess of 120 mW/cm2 and a normalized performance in excess of 34 mW/mgPt.

L'invention concerne un ensemble d'électrode à membrane comportant (a) une membrane polymère d'électrolyte solide ; (b) une couche d'électrocatalyseur d'anode disposée au niveau d'une surface de la membrane et comportant une première composition d'électrocatalyseur comprenant des particules de substrat en carbone et des nanoparticules comportant un alliage de platine et de ruthénium disposé sur la surface de particule de substrat ; (c) une couche d'électrocatalyseur de cathode disposée au niveau d'une surface opposée de la membrane, la couche de cathode comportant une seconde composition d'électrocatalyseur différente de la première composition d'électrocatalyseur et comportant des particules de substrat de carbone et des nanoparticules comprenant du platine disposé sur la surface des particules de substrat ; et (d) des couches de diffusion de gaz disposées sur chacune des couches d'électrocatalyseur d'anode et de cathode. Lors d'un fonctionnement dans une pile à combustible à l'éthanol direct avec une aire active de 25 cm~et dans des conditions comprenant une alimentation en méthanol IM de la couche d'électrocatalyseur d'anode à un débit de 3 mL par minute, une alimentation en air de la couche d'électrocatalyseur de cathode à un débit de 400 seem, l'ensemble d'électrode à membrane fournit une tension de sortie de 0,4 volt à une température de 70 °C, fournit une puissance de sortie dépassant 120 mW/cm~ etune performance normalisée dépassant 34 mW/mgPt.

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