Physico-Chemical Properties and Performance Characteristics of Perfluorined Membranes Bulk Modified with Platinum during Operation in Proton Exchange Membrane Fuel Cell

D. S. Kudashova; Кудашова Д. С.; I. V. Falina; Фалина И. В.; N. A. Kononenko; Кононенко Н. А.; K. S. Demidenko; Демиденко К. С.

doi:10.31857/S2218117223010042

Physico-Chemical Properties and Performance Characteristics of Perfluorined Membranes Bulk Modified with Platinum during Operation in Proton Exchange Membrane Fuel Cell

Authors: Kudashova D.S.¹, Falina I.V.¹, Kononenko N.A.¹, Demidenko K.S.¹
Affiliations:
1. Kuban State University
Issue: Vol 13, No 1 (2023)
Pages: 23-32
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/2218-1172/article/view/137987
DOI: https://doi.org/10.31857/S2218117223010042
EDN: https://elibrary.ru/HIGUEB
ID: 137987

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The results of application of platinum bulk modified perfluorinated membranes in proton exchange membrane fuel cell are presented. The change in physicochemical and transport characteristics of the membranes after modification with platinum and at different stages of their operation in the PEMFC are also discussed. The thickness, radius pore distribution obtained by the standard contact porosimetry method, the concentration dependences of the conductivity, and the current-voltage characteristic are studied. The influence of copper in bimetallic electrocatalyst on the characteristics of the perfluorinated membrane are considered. An increase in the efficiency of PEMFC with both commercial and bimetallic catalysts and platinum bulk modified membranes due to the formation of a self-humidifying structure is found.

Keywords

perfluorinated membrane, modifying, platinum nanoparticles, proton exchange membrane fuel cell, specific conductivity, porosimetric curve, current–voltage curve

References

Филиппов С.П., Ярославцев А.Б. // Успехи химии. 2021. Т. 90. № 6 . С. 627.
Иванчев С.С., Мякин С.В. // Успехи химии. 2010. Т. 79. № 6. С. 117.
Добровольский Ю.А., Сангинов Е.А., Русанов А.Л. // Альтернативная энергетика и экология. 2009. № 8(76). С. 112.
Добровольский Ю.А., Джаннаш П., Лаффит Б., Беломоина Н.М. и др. // Электрохимия. 2007. Т. 43. № 5. С. 515.
Okonkwo P.C., Ige O.O., Barhoumi E.M., Uzoma P.C. et al. // International J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 29. P. 15 850.
Ferreira P.J., la O’ G.J., Shao-Horn Y., Morgan D. et al. // J. Electrochem. Soc. 2005. V. 152. № 11. P. A2256.
Аваков В.Б., Алиев А.Д., Бекетаева Л.А., Богдановская В.А. и др. // Электрохимия. 2014. Т. 50. № 8. С. 858.
El-kharouf A., Chandan A., Hattenberger M., Pollet B.G. // J. Energy Institute. 2012. V. 85. № 4. P. 188.
Sorrentino A., Sundmacher K., Vidakovic-Koch T. // Energies. 2020. V. 13. P. 5825.
Xiao-Zi Y., Hui L., Shengsheng Z., Jonathan M., Haijiang W. // J. Power Sources. 2011. V. 196. P. 9107.
Григорьев С.А., Бессарабов Д.Г., Фатеев В.Н. // Электрохимия. 2017. Т. 53. № 3. С. 359.
Uddin M.A., Qi J., Wang X., Pasaogullari U., Bonville L. // International J. Hydrogen Energy. 2015. V. 40. P. 13 099.
Sulek M., Adams J., Kaberline S., Ricketts M., Waldecker J.R. // J. Power Sources. 2011. V. 196. № 21. P. 8967.
Min M., Kim H. // International J. Hydrogen Energy. 2016. V. 41. № 39. P. 17557.
Zhang S., Yuan X., Wang H., Me’rida W. et al. // International J. Hydrogen Energy. 2009. V. 34. № 1. P. 388.
Alekseenko A.A., Guterman V.E., Belenov S.V., Menshikov V.S. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2018. V. 43. P. 3676.
Ярославцев А.Б., Добровольский Ю.А., Шаглаева Н.С., Фролова Л.А. и др. // Успехи химии. 2012. Т. 81. № 3. С. 191.
Ярославцев А.Б. // Высокомол. соед. 2013. Т. 55. № 11. С. 1367.
Осетрова А.М., Скундин А.М. // Электрохимическая энергетика. 2007. Т. 7. № 1. С. 3.
Воропаева Е.Ю., Стенина И.А., Ярославцев А.Б. // Журн. неорг. химии. 2008. Т. 53. С. 1637.
Стенина И.А., Сафронова Е.Ю., Левченко А.В., Добровольский Ю.А., Ярославцев А.Б. // Теплоэнергетика. 2016. № 6. С. 4.
Bauer F., Willert-Porada M. // Fuel Cells. 2006. V. 6. P. 261.
Шалимов А.С., Перепелкина А.И., Стенина И.А., Ребров А.И., Ярославцев А.Б. // Журн. неорг. химии. 2009. Т. 54. № 3. С. 403.
Zhang Y., Zhang H., Bi C., Zhu X. // Electrochim. Acta. 2008. V. 53. P. 4096.
Helen M., Viswanathan B., Murthy S.S. // J. Membrane Sci. 2007. V. 292. P. 98.
Staiti P., Aricò A.S., Baglio V., et al. // Solid State Ionics. 2001. V. 145. P. 101.
Ярославцев А.Б., Сафронова Е.Ю., Стенина И.А. // Журн. неорган. Химии. 2010. Т. 55. № 1. С. 16.
Ramani V., Kunz H.R., Fenton J.M. // J. Membrane Sci. 2006. V. 279. P. 506.
Каюмов Р.Р., Сангинов Е.А., Золотухина Е.В., Герасимова Е.В. и др. // Альтернативная энергетика и экология. 2013. № 13(135). С. 40.
Березина Н.П., Черняева М.А., Кононенко Н.А., Долгополов С.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2011. Т. 1. № 1. С. 37.
Uchida H., Ueno Y., Hagihara H., Watanabe M. // J. Electrochem. Soc. 2003. V. 150. № 1. P. A57.
Watanabe M., Uchida H., Seki Y., Emori M. // J. Electrochem. Soc. 1996. V. 143. № 12. P. 3847.
Watanabe M., Uchida H., Emori M. // J. Electrochem. Soc. 1998. V. 145. P. 1137.
Yang T. // International J. Hydrogen Energy. 2008. V. 33. P. 2530.
Falina I., Pavlets A., Alekseenko A., Titskaya E., Kononenko N. // Catalysts. 2021. V. 11. P. 1063.
Berezina N.P., Kononenko N.A., Gnusin N.P., Dyomina O.A. // Adv. Colloid and Interface Sci. 2008. V. 139. P. 3.
Кудашова Д.С., Кононенко Н.А., Бровкина М.А., Фалина И.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2022. Т. 14. № 1. С. 1.
Rouquerol J., Baron G., Denoyel R., Giesche H. et al. // Pure Appl. Chem. 2012. V. 84. P. 107.
Volfkovich Yu.M., Filippov A.N., Bagotsky V.S. // Springer. 2014. P. 328.
Kononenko N.A., Fomenko M.A., Volfkovich Yu. M. // Adv. Colloid and Interface Sci. 2015. V. 222. P. 425.
Stariha S., Macauley N., Sneed B.T., Langlois D. // J. Electrochem. Soc. 2018. V. 165(7). P. F492.
Фалина И.В., Попова Д.С., Кононенко Н.А. // Электрохимия. 2018. Т. 54. № 11. С. 936.
Filippov A., Petrova D., Falina I., Kononenko N., Ivanov E. et al. // Polymers. 2018. V. 10. P. 366.
Заболоцкий В.И., Протасов К.В., Шарафан М.В. // Электрохимия. 2010. Т. 46. № 9. С. 1044.
Мулдер М. Введение в мембранную технологию. М.: Мир, 1999. Р. 513.
Chandesris M., Vincent R., Guetaz L., Roch J.-S. et al. // International J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. № 12. P. 8139.
Okonkwo P.C., Belgacem I.B., Emori W., Uzoma P.C. // International J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 55. P. 27 956.