Performance of a direct glycerol fuel cell using KOH doped polybenzimidazole as electrolyte

Abstract

This paper studies the influence of the operating variables (glycerol concentration, temperature and feed rate) for a direct glycerol fuel cell fed with glycerol using polybenzimidazole (PBI) impregnated with KOH as electrolyte and Pt/C as catalyst. Temperature displays a beneficial effect up to 75 ºC due to the enhanced conductivity and kinetics of the electrochemical reactions. The optimum cell feed corresponds to 1 mol L-1 glycerol and 4 mol L-1 KOH, supplying sufficient quantities of fuel and electrolyte without massive crossover nor mass transfer limitations. The feed rate increases the performance up to a limit of 2 mL min-1, high enough to guarantee the access of the glycerol and the exit of the products. Finally, the use of binary catalysts (PtRu/C and Pt3Sn/C) is beneficial for increasing the cell performance.

Este trabalho mostra os resultados correspondentes ao estudo da influência das variáveis de operação (temperatura, concentração de glicerol, de KOH e vazão de alimentação) de uma célula a combustível de glicerol direto usando o polibenzimidazol (PBI) impregnado com KOH como eletrólito e Pt/C como catalisador. A temperatura mostra um efeito favorável até o valor limite de 75 ºC, causado por melhoras na condutividade e na cinética. A concentração ótima do combustível que alimenta a célula é de 1 mol L-1 em KOH 4 mol L-1, fornecendo suficiente quantidade de combustível e de eletrólito sem cruzamento massivo ao cátodo nem limitações de transferência de matéria. A vazão de alimentação melhora o desempenho até um valor limite de 2 mL min-1, suficiente para garantir o acesso do glicerol e a saída dos produtos. Finalmente, o uso de catalisadores binários (PtRu/C e Pt3Sn/C) resulta benéfico para incrementar o desempenho do sistema.