PERCOBAAN

MATERIAL

The perfluorosulfonic resin kopolimer fluorida (Nafion R-

1100 resin, DuPont Fluoroproducts, USA) dan dikeluarkan

membran PTFE berpori (TETRATEX®, t = 25 m, TETRATEC,

USA) digunakan untuk polimer perfluorosulfonate komposit

selaput. Resin prekursor (resin kopolimer) dianalisis

menggunakan DTA-TG, untuk mengetahui kondisi fabrikasi pra-terbentuk

sheet prekursor [5]. Morfologi resin kopolimer dan

membran PTFE berpori diselidiki menggunakan scanning electron

mikroskop (SEM, Philips, XL30SFEG).

Fabrikasi membran komposit dan MEA

Gb. 1 prosedur penyusunan komposit

membran dan pembuatan MEA.

resin kopolimer Fluoride Perfluorosulfonic diambil dalam stainless

rangka baja (100 mm x 100 mm, t = 0.140 mm), dan sebagai pembentukan awal sheet dengan ditekan pada suhu antara 200 ° C sampai 250 ° C.

resin kopolimer tersebut dapat diproses dalam keadaan meleleh dan komposit membran dengan penekanan dalam keadaan panas dengan membran PTFE dan pembentukan awal copolymer.

perfluorosulfony membran fluoride tersebut berubah menjadi Na +

dari membran perfluorosulfonate. Untuk mendapatkan

membran dengan Na +, membran dipanaskan di dalam

larutan 20% NaOH / metanol (2: 1 rasio volume) pada 90 ° C selama 7 jam dan dicuci dengan air terionisasi.

Slurry katalis dibuat dengan mencampur dengan 20% berat Pt / C

(Johnson-Matthey Inc.), 5% berat larutan Nafion, gliserol, dan 1 M larutan TBAOH (tetrabutilammonium hidroksida). Larutan tersebut

diaduk dengan pengaduk magnetik. Slurry katalis dicetak pada

mentransfer Film dengan menggunakan metode decal untuk volume tinggi

dalam proses produksi. pola dicetak bisa

ditransfer dari film ke membran komposit dengan penekanan

pada suhu 195 ° C. MEA tersebut diubah menjadi bentuk H + dengan perendaman dalam 0,5 M H2SO4 selama beberapa jam pada suhu 90 ° C, dan dibilas berulang kali dengan air terionisasi [6-8]. Morfologi

katalis dan penampang MEA difabrikasi dengan penekanan pada keadaan panas dan diamati menggunakan scanning electron

mikroskop (SEM).

Pembentukan sel tunggal dan pengukuran kinerja sel

Prosedur untuk pembentukan dan pengukuran kinerja sel sudah dijelaskan secara rinci dalam makalah sebelumnya [5-7].

Digunakan area aktif elektroda dari 50cm2 (7 × 7.1 cm) dan

dioperasikan pada 80 ° C menggunakan H2 / O2, atau H2 /H2O dalam kondisi kamar.

Beban elektronik dengan kemampuan maksimal 3 kW (EL

30100 / D, Dae Jin Instrument, Korea) digunakan untuk mengevaluasi

kinerja sel tunggal.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3. 1. Perfluorosulfony Fluoride resin prekursor dan

membran PTFE berpori

Gb. 2 menunjukkan gambar SEM dari fluoride perfluorosulfonic

resin prekursor. manik resin ini berbentuk telur dan

transparan. Ukuran manik ini adalah sekitar 3,6 (L) x

2.4 (W) x 1,5 (T) (mm).

Gb. 3 menunjukkan gambar SEM dengan permukaan PTFE yang berselaput dan berpori

. Ukuran pori membran ini berada di kisaran 1

sampai 3 pm dengan ketebalan adalah 25 m. Permukaan membrane ini menunjukkan struktur berpori yang khas.

Resin perfluorosulfonylfluoride prekursor itu dibuat sebagai

Pembentukan awal dari sheet prekursor pada berbagai suhu. Sheet prekursor tanpa pori-pori itu terbentuk pada 230 ° C

Gb. 4. (a) gambar persilangan SEM dari bagian MEA yang dibuat dengan

membran normal dan Pt / C katalis, (b) gambar persilangan SEM

dari bagian MEA yang dibuat dengan membran komposit dan Pt / C

katalisator. Jumlah resin dipadatkan dalam bingkai stainless steel harus

selalu dikontrol, jika prekursor meleleh mungkin dapat meluap

diluar frame [5].

3. 2. Perakitan Electrode / Membran (MEA)

Gb. 4 (a) menunjukkan gambar persilangan SEM dari bagian MEA

diperoleh dengan membran normal dan katalis Pt / C. Persilangan

SEM dari MEA dengan membran komposit dan

Pt / C katalis ditunjukkan pada Gambar. 4 (b). Lapisan katalis diamati pada kedua sisi atas dan bawah dan membran dalam

pusat. Lapisan membran PTFE dapat diamati di

tengah membran komposit, yang ditunjukkan pada Gambar. 4 (b).

gambar persilangan SEM dari bagian MEA menunjukkan bahwa MEA terbentuk secara kontinyu beraturan dan membran menempel pada

lapisan katalis berpori tanpa delaminasi. Ketebalan

lapisan katalis dan membran dari MEA adalah sekitar

15 dan 110 m.

Gb. 5 menunjukkan gambar khas SEM dari lapisan permukaan

MEA, pada tes kinerja. Lapisan katalis memiliki

struktur berpori dan teratur.

3.3. Kinerja sel tunggal

Gb. 6 menunjukkan kinerja MEA yang terbuat dari berbagai

membran (normal dan komposit membran) dengan 20% berat Pt / C

katalisator. Kinerja MEA yang diperoleh dengan gas reaktan H2 / O2

pada suhu 80 ° C dan 1/1 atm. Kinerja

membran normal dan membran komposit A (dan B) adalah 0,58 dan

0,62 (dan 0,46) A / cm2 pada 0.6V.

MEA yang terbuat dari membran komposit A menunjukkan kinerja yang lebih tinggi. Ketebalan dari membran normal dan komposit

membran A (dan B) adalah sekitar 100 dan 80 (dan 120)

um. Kinerja untuk membran komposit A

tidak rendah secara signifikan dibandingkan dengan yang membrane normal. Membran komposit A lebih tipis, dan ketebalan dari

membran komposit B mirip dengan Nafion 115

Gb. 3. SEM gambar permukaan membran PTFE berpori

Gb. 6. kurva Polarisasi untuk MEA yang dibuat dengan yang normal membran (?, t = 80 m) dan membrane komposit A (dan B) (●, t= 100 m; (Dan? T = 120 m)), dan 20% berat Pt / C katalis untuk H2 /sel O2 pada 80 ° C.

Membrane. Karena membran PTFE berpori memiliki kekosongan yang tinggi volume 80-90%, diyakini bahwa PTFE berpori dimasukkan membran tidak signifikan mempengaruhi kinerja MEA dengan membran komposit.

Gb. 7 menunjukkan kinerja MEA dengan komposit membran B dan Nafion 115 membran, dan 20% berat Pt / C katalis dengan H2 / O2 gas reaktan di 80oC dan 1/1 atm. Itu kinerja membran B komposit dan Nafion 115 membran adalah 0,46 dan 0,56 (0,3 dan 0,31) A / cm2, masing-masing, 0,6 (0,7 V). Kinerja membran komposit tidak secara signifikan lebih rendah maka MEA dari Nafion 115 membran.

Komposit membran yang dibuat oleh casting dari solusi Nafion dukungan material berpori lebih permeabel dibandingkan membran Nafion komersial, dan reaktan crossover dan masalah mencampurkan tidak dapat dikecualikan dalam sel bahan bakar [2, 3]. Oleh karena itu, MEA dengan

membran komposit, yang dibuat oleh pengecoran larutan Nafion menunjukkan jauh lebih rendah kinerja dibandingkan dengan MEA dengan membran normal. Namun, MEA dengan membran komposit menggunakan membran PTFE berpori dan kopolimer fluoride perfluorosulfonic resin menunjukkan kinerja yang sama seperti yang dari Nafion 115 selaput.

Pendekatan awal dari MEA diperoleh dengan ditekan pada panas membran komposit dan Pt / C katalis menunjukkan bahwa saat ini. Metode ini menjanjikan untuk PEMFCs.