了解使用质谱法了解氢杂质对聚合物电解质膜燃料电池性能的影响

碳氢化合物是产生氢气的主要来源,例如,化石燃料,天然气或生物质的重整。然而,该过程产生的氢不是纯净的,而是被称为重新格式的气体混合物。

氢,氮,水,一氧化碳和二氧化碳是混合物中的典型气体。其他一世Mpurities,包括NH3, H2S和烃也存在于混合物中。这些污染物中的一些对燃料电池的催化剂几乎没有影响,而另一些则高度有毒。

必须了解这些污染物对燃料电池的性能以优化纯化程序的作用。质谱和电化学技术(如电化学抗化能力光谱法,剥离循环伏安法,预静脉静态和镀锌实验)的组合有助于了解杂质对细胞性能的影响的理解。细胞外壳如图1所示。

细胞外壳

图1。细胞外壳

实验程序和结果

图2a中的顶部图像以乙烯为例描述了三种不同的CV:基本简历,收集在惰性气体中,在100ppm乙烯污染的氩气连续流中收集的CV和剥离CV。将电极暴露于乙烯污染的氩气一段时间后,然后清除系统后,记录了剥离简历。可以使用质谱法解释不同CV之间的变化的来源。

一种HIDEN(HPR-20 QIC)质谱仪并使用PAR 273A电位进行测量。图2a中的底部图像描绘了 /z = 44信号,这是二氧化碳的结果。这对应于0.6V处的氧化峰(在连续情况下为30s和145),揭示了从乙烷到二氧化碳在电位> 0.35 V与RHE的氧化峰。

图2b显示了信号m/z = 15和30,可以在氢进化峰周围观察到。这表明在这些低电位下形成甲烷和乙烷。发现催化剂表面产生的ads种量在气态相处存在或在乙烷受污染的气体中吸附的氢时较小。这意味着PEM燃料电池的性能受到氢饲料中存在的乙烯痕迹的影响。

以10MVS-1的扫描速率和选定的M/Z信号记录在80°C和90%RH的燃料电池中记录的环状伏安图。颜色代码:在纯氩(灰色),100ppm乙烯/氩气(蓝色),剥离CV(红色)10分钟以0.3 V和0.3 V和。b)底部的所有三个信号都记录在100ppm乙烯/氩气中。

图2。以10MVS-1的扫描速率和选定的M/Z信号记录在80°C和90%RH的燃料电池中记录的环状伏安图。颜色代码:在纯氩(灰色),100ppm乙烯/氩气(蓝色),剥离CV(红色)10分钟以0.3 V和0.3 V和。b)底部的所有三个信号都记录在100ppm乙烯/氩气中。

参考

项目摘要作者:美国怀俄明大学的毛霍化学与石油工程系,美国怀俄明州,美国怀俄明州82071

纸参考:L. Xu等。(2014)“与CO的催化CH4改革2过度基于碳的催化剂”应用催化A:一般469,387-397

Hiden产品:HPR-20 QIC研发

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