Towards computational design of catalyst layers for polymer electrolyte membrane fuel cells: linking multi-scale modeling and additive manufacturing
聚合物电解质膜燃料电池催化剂层的计算设计:连接多尺度建模和增材制造
基本信息
- 批准号:563665-2021
- 负责人:
- 金额:$ 3.64万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Alliance Grants
- 财政年份:2021
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2021-01-01 至 2022-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The vision of more than five million proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) electric vehicles by 2050 of the Canadian Hydrogen Strategy and wider applications in the mobility sector ranging from passenger to heavy duty, marine and air traffic anticipated in the German Hydrogen Strategy requires further development of the PEMFC technology. The broader economic penetration of PEMFCs is mainly prevented by the high cost of the very expensive platinum used as the standard catalyst, which represents approximately 42% of the overall system costs. The high loading is mainly attributed to the cathode electrode where the sluggish oxygen reduction reaction (ORR) takes place. Consequently, an advanced catalyst layer (CL) structure is crucial for an optimized Pt utilization and thus to achieve cost targets of PEMFC. The overall objective of this project is to assess the feasibility of reducing the cost of cathode CLs for PEMFCs by developing advanced CLs with non-uniform catalyst distribution. In order to develop the proposed electrodes, the expertise and recent advancements in fabrication, characterization and testing at the University of Alberta (Edmonton, Canada) and Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Institute of Engineering Thermodynamics and Departments of Electrochemical Energy Technology and Computational Electrochemistry (Oldenburg and Stuttgart, Germany), will be leveraged. Catalyst layer with non-uniform catalyst distribution will be manufacture with the inkjet printing technology at UAlberta. The electrodes will then be characterized and tested using the advanced computer tomography and electron microscopy techniques, and the segmented cell fuel cell hardware at DLR. Graduate students and researchers in the project will share their findings by attending two international conferences one in Germany and one in Canada where a public workshop will also be organized to share the outcomes of this project with academics, government and industry stakeholders.
加拿大氢能战略的愿景是到 2050 年将有超过 500 万辆质子交换膜燃料电池 (PEMFC) 电动汽车,而德国氢能战略中预期在从客运到重型、海上和空中交通等移动领域的更广泛应用需要进一步PEMFC 技术的发展主要是由于用作标准催化剂的非常昂贵的铂的高成本所阻碍的,其约占整个系统成本的 42%。阴极电极发生缓慢的氧还原反应 (ORR),先进的催化剂层 (CL) 结构对于优化 Pt 利用率至关重要,从而实现 PEMFC 的成本目标。通过开发具有非均匀催化剂分布的先进 CL 来降低 PEMFC 阴极 CL 成本的可行性 为了开发所提出的电极,英国大学在制造、表征和测试方面的专业知识和最新进展。艾伯塔省(加拿大埃德蒙顿)和德国航空航天中心(DLR)、工程热力学研究所以及电化学能源技术和计算电化学系(德国奥尔登堡和斯图加特)将利用喷墨分销进行制造。然后,阿尔伯塔大学的印刷技术将使用先进的计算机对电极进行表征和测试。该项目的研究生和研究人员将通过参加在德国和加拿大举行的两次国际会议来分享他们的研究成果,同时还将组织一场公共研讨会来分享他们的研究成果。该项目与学术界、政府和行业利益相关者的成果。
项目成果
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专利数量(0)
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