Proton-exchange membrane fuel cell: structure of catalytic layer

Composition and structure of proton-exchange membrane fuel cell catalytic layers were investigated. Modelling of catalytic layer vas considered. This model allows to calculate layers containing particles of polymer and the catalyst of various forms and sizes. Dependence of conductivity and active layer surface area on concentration of polymer particles is shown. Best performance of a fuel cell is observed at the polymer concentration in a layer of 30–35% vol.


1. Баранов И. Е., Фатеев В. Н., Сысоев А. В., Русанов В. Д. // Докл. РАН. 1997. Т. 354. С. 55.
2. Uchida M., Fukuoka Y., Sugawara Y., Ohara H., Ohta A. // J. Electrochem. Soc. 1998. Vol. 145. P. 3708.
3. Lee S. J., Mukerjee S., McBreen J., Rho Y. W., Kho Y. T., Lee T. H. // Electrochim. Acta. 1998. Vol. 43. P. 3693.
4. Багоцкий В. С., Осетрова Н. В., Скундин А. М. // Электрохимия. 2003. Т. 39. С. 1027.
5. Passalacqua E., Lufrano F., Squadrio G., Patti A., Giorgi L. // Electrochim. Acta. 2001. Vol. 46. P. 799.
6. Uchida M., Aoyama Y., Eda N., Ohta A. // J. Electrochem. Soc. 1995. Vol. 142. P. 4143.
7. Antolini E., Giorgi L., Pozio A., Passalacqua E. // J. Power Sources. 1999. Vol. 77. P. 136.
8. Zhigang Qi, Kaufman A. // J. Power Sources. 2003. Vol. 113. P. 37.
9. Hirano S., Kim J., Srinivasan S. // Electrochim. Acta. 1997. Vol. 42, P. 1587.
10. Kong C., Kim D, Lee H., Shul Y., Lee T. // J. Power Sources. 2002. Vol. 108. P. 185.
11. Эфрос А. Л., Шкловский Б. И. Электронные свойства легированных полупроводников. М.: Наука, 1972. 416 с.
12. Арсеньев A. А., Филиппов C. Б. Структура жидких металлов. М.: Наука, 1984. 76 с.
13. Baranov I., Fateev V., Sysoev A., Tsypkin M. // Hypothesis II Intern. Symp. Springer, Noeway, Grimstad, 1997. P. 85.