建立了一个新球型催化层微观结构模型,并基于此模型对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能进行了模拟.该模型中假设催化层由Pt/C颗粒和离子聚合物-孔混合相组成.假设Pt/C颗粒为球形结构,其直径符合正态分布,用不同直径的球来表示随机分散在电极中的Pt/C颗粒.计算了催化层内的传递和电化学反应,研究了质子和氧气及电化学反应速率在电极厚度方向上的分布,并且通过对比氧气浓度、过电位和电化学反应速率的分布、极化曲线及催化剂利用率等证明了适当的电极厚度与Pt/C颗粒粒径有利于提高电池性能.
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