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.
到2050年,加拿大氢策略的景象超过500万质质子交换膜燃料电池(PEMFC)电动汽车,以及从乘客到重型,海洋和空中交通,在德国氢策略中预期的航空交通不断发展,需要进一步开发PEMFC技术。 PEMFC的更广泛的经济渗透主要是由用作标准催化剂的非常昂贵的铂金的高成本阻止的,该成本约占整体整体成本的42%。高负荷主要归因于阴极电极,在该电极发生缓慢的氧气还原反应(ORR)。因此,高级催化剂层(CL)结构对于优化的PT利用率至关重要,从而实现PEMFC的成本目标。该项目的总体目的是评估通过开发具有非均匀催化剂分布的高级CLS来降低PEMFC的阴极CLS成本的可行性。为了开发拟议的电子产品,在艾伯塔大学(加拿大埃德蒙顿)的制造,表征和测试方面的专业知识和最新进步和deutschesZentrumfürLuft-und-Raumfahrt(DLR)(DLR)(DLR),工程热力学和计算机技术和计算机的工程学和计算机群(Ordecation Electranty Electrant)(Oldery)的企业群体和计算机群(Ord)的企业群体群组群体,被杠杆化。具有非均匀催化剂分布的催化剂层将使用Ualberta的喷墨印刷技术制造。然后,将使用高级计算机断层扫描和电子显微镜技术以及DLR处的分段细胞燃料电池硬件来对电子进行表征和测试。该项目的研究生和研究人员将通过参加德国的两次国际会议,在加拿大举行一次国际会议,共同组织公共研讨会,以与学者,政府和行业利益相关者分享该项目的成果。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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