PEM燃料电池电极硫中毒分析
材料科学
2011-08-03 v1
摘要
在功能性PEM燃料电池中，量化了由于硫吸附及随后的电化学氧化导致Pt对氢氧化反应(HOR)不可逆失活的程度。在70°C下，顺序硫化氢(H2S)暴露和电化学氧化实验表明，在PEM燃料电池开路电位下，每单层硫吸附后去除，最多可使总Pt位点失活6%。当电极在燃料电池以有限负载运行时暴露于H2S，这种失活程度要高得多，并且取决于局部过电位和暴露持续时间。无论这种失活如何，在恢复后电极上获得的H2/O2极化曲线并未显示性能损失，这表明仅凭此类性能曲线无法评估硫中毒后的恢复程度。提出了H2S在Pt阳极上吸附和电氧化的简明机理。H2S解离吸附在Pt上形成两种不同的硫物种，并在中间氧化电位下，先电氧化为硫，然后氧化为二氧化硫(SO2)。该机理通过Pt上氢脱附与硫电氧化之间的电荷平衡得到验证。硫氧化的点火电位随温度升高而降低，加上更快的电氧化动力学，导致在较高温度下更容易去除吸附的硫。此外，发现吸附电位会影响暴露于H2S的电极的硫覆盖度。作为启示，暴露于H2S污染燃料的PEM燃料电池阳极的局部电位应保持在硫氧化的平衡电位以下，以防止Pt位点的不可逆损失。
引用
@article{arxiv.1108.0609,
title = {Analysis of Sulfur Poisoning on a PEM Fuel Cell Electrode},
author = {Vijay A. Sethuraman and John W. Weidner},
journal= {arXiv preprint arXiv:1108.0609},
year = {2011}
}
备注
28 pages, 15 figures