Production of porous electrodes for fuel cells supports

Abstract

The production of electrodes with three dimensional open pore structure has been pursued as a possible alternative to the frequently used Carbon black-based anode supports. Three different fabrication methods were explored, namely through the use of a High Internal Phase Emulsion (HIPE) template, use of Polystyrene microspheres, as well as Photolithographic methods. The HIPE template proved difficult to control. Fabrication of a porous catalyst support (made out of Ni) by photolithography methods was successful. However, problems remain with the removal of the backing supporting the Ni structure and the fragility of the glass support used. Formation of highly porous Ni supports by electroplating through a microspheres template proved to be feasible. The catalyst was deposited on the porous Ni support by both pulse plating and electrospray methods. The structure of the Pt particles obtained by electroplating depended on the charge transfer during the electrodeposition process.

Η παραγωγή ηλεκτροδίων με πορώδη δομή μελετήθηκε ως πιθανή εναλλακτική λύση στα συχνά χρησιμοποιούμενα υποστρώματα ηλεκτροδίων ανόδου από μαύρο άνθρακα. Διερευνήθηκαν τρεις διαφορετικές μέθοδοι : α) μέσω της χρήσης ενός γαλακτώματος υψηλής εσωτερικής φάσης (HIPE), β) με τη χρήση μικροσφαιρών από πολυστυρένιο καθώς και γ) με μεθόδους φωτολιθογραφίας. Το γαλάκτωμα υψηλής εσωτερικής φάσης (HIPE) αποδείχθηκε δύσκολο να ελεγχθεί. Η κατασκευή ενός πορώδους υποστηρίγματος καταλύτη (από Ni) με μεθόδους φωτολιθογραφίας ήταν επιτυχής. Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν προβλήματα με την αφαίρεση του στηρίγματος που στηρίζει τη δομή Ni και την ευθραυστότητα του χρησιμοποιούμενου γυάλινου στηρίγματος.Ο σχηματισμός πορωδών υποστηριγμάτων Ni με ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση μέσω μήτρας μικροσφαιρών αποδείχθηκε εφικτός. Ο καταλύτης εναποτέθηκε στο πορώδες υπόστρωμα Ni με τις μεθόδους παλμικής επιμετάλλωσης και ηλεκτροψεκασμού. Η δομή των σωματιδίων Pt που ελήφθησαν με ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση εξαρτιόταν από τη μεταφορά φορτίου κατά τη διαδικασία ηλεκτροαπόθεσης.