LA BVHV Thai OK

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC 
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM 
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 
----------------------------- 
GIANG HỒNG THÁI 
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG 
 CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ LÊN ĐẶC TÍNH 
 CỦA PIN NHIÊN LIỆU MÀNG TRAO ĐỔI PROTON 
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC VẬT LIỆU 
Hà Nội – 2020 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC 
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM 
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 
----------------------------- 
GIANG HỒNG THÁI 
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG 
 CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ LÊN ĐẶC TÍNH 
 CỦA PIN NHIÊN LIỆU MÀNG TRAO ĐỔI PROTON 
Chuyên ngành: Kim loại học 
Mã số: 9440129 
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC VẬT LIỆU 
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 
1. TS. Phạm Thi San 
 2. GS. TS. Vũ Đình Lãm 
Hà Nội – 2020 
i 
LỜI CAM ĐOAN 
 Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới 
sự hướng dẫn của TS. Phạm Thi San và GS.TS. Vũ Đình Lãm. Hầu hết 
các số liệu, kết quả nêu trong luận án được trích dẫn lại từ các báo cáo 
tại các Hội nghị khoa học, các bài báo được đăng trên tạp chí của tôi và 
nhóm nghiên cứu. Các số liệu, kết quả nghiên cứu là trung thực và chưa 
được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. 
 Tác giả 
 Giang Hồng Thái 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
Tôi xin dành những lời cảm ơn đầu tiên và sâu sắc nhất gửi tới TS. 
Phạm Thi San và GS.TS. Vũ Đình Lãm. Các thầy đã trực tiếp hướng dẫn tôi, 
giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi hoàn thành bản luận án. 
Tôi xin trân trọng cảm ơn các đồng nghiệp tại phòng Ăn mòn và bảo vệ 
vật liệu và phòng Cảm biến và Thiết bị đo khí, Viện Khoa học vật liệu đã tạo 
những điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình thực hiện luận án. 
Tôi xin trân trọng cảm ơn Viện Khoa học vật liệu, Học viện Khoa học 
và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều 
kiện, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thiện luận án. 
Tôi xin chân thành cảm chương trình hợp tác KIMS – ASEAN, Viện 
Khoa học vật liệu Hàn Quốc, và đặc biệt cảm ơn sự giúp đỡ của Dr. Lee Chang 
Rea trong quá trình thực hiện luận án. 
Cuối cùng tôi xin dành tình cảm đặc biệt tới bố, mẹ, vợ, con gái và 
những người bạn của tôi luôn đồng hành, động viên, giúp đỡ tôi. 
 Hà Nội, ngày tháng năm 2020 
Tác giả 
Giang Hồng Thái 
iii 
MỤC LỤC 
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................................ vi 
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... ix 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ................................................................ xi 
MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1 
Chương I. TỔNG QUAN VỀ PIN NHIÊN LIỆU MÀNG TRAO ĐỔI PROTON .... 6 
1.1. Giới thiệu sơ lược về pin nhiên liệu ..................................................................... 6 
1.1.1. Phân loại pin nhiên liệu ............................................................................. 6 
1.1.2. Ứng dụng của pin nhiên liệu ...................................................................... 8 
1.2. Pin nhiên liệu màng trao đổi proton ..................................................................... 9 
1.2.1. Nguyên lý hoạt động .................................................................................. 9 
1.2.2. Nhiệt động học trong pin nhiên liệu màng trao đổi proton ..................... 11 
1.2.2.1. Năng lượng tự do Gibbs .................................................................. 12 
1.2.2.2. Công điện lý thuyết ......................................................................... 13 
1.2.3. Hiệu suất lý thuyết của pin nhiên liệu ..................................................... 14 
1.2.4. Điện thế hở mạch của pin nhiên liệu ....................................................... 14 
1.2.5. Cấu tạo của pin nhiên liệu ....................................................................... 16 
1.2.5.1. Điện cực màng ................................................................................ 17 
1.2.5.2. Các tấm lưỡng cực .......................................................................... 30 
1.2.5.3. Các kênh dẫn khí ............................................................................. 34 
1.2.5.4. Các bộ phận khác ............................................................................ 36 
1.3. Bộ pin nhiên liệu PEMFC .................................................................................. 37 
1.3.1. Cấu hình kênh rãnh dẫn khí trong pin đơn .............................................. 37 
1.3.2. Cấu hình cấp khí cho từng pin đơn trong bộ pin ..................................... 39 
1.3.3. Các thông số hoạt động của PEMFC ....................................................... 40 
1.3.3.1. Nhiệt độ hoạt động .......................................................................... 40 
1.3.3.2. Ảnh hưởng của độ ẩm đến hoạt động của bộ pin nhiên liệu ........... 42 
1.3.3.3. Ảnh hưởng của lưu lượng và áp suất khí nhiên liệu đến hoạt động 
của pin nhiên liệu ............................................................................ 43 
1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ........................................................ 44 
Kết luận chương I ...................................................................................................... 46 
iv 
Chương II. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 47 
2.1. Hóa chất và vật liệu ............................................................................................ 47 
2.2. Quá trình thực nghiệm ....................................................................................... 47 
2.2.1. Đánh giá vật liệu xúc tác Pt/C ................................................................. 47 
2.2.2. Chế tạo điện cực màng MEA .................................................................. 49 
2.2.2.1. Chế tạo điện cực màng bằng phương pháp CCS ............................ 49 
2.2.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng Nafion trong mực xúc tác tới tính chất 
MEA ................................................................................................ 50 
2.2.2.3. Chế tạo điện cực màng bằng kỹ thuật DTM ................................... 50 
2.2.3. Thiết kế, chế tạo bộ pin nhiên liệu PEMFC công suất ~100W ............... 51 
2.3. Thiết bị và dụng cụ ............................................................................................. 51 
2.4. Các phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 51 
2.4.1. Các phương pháp đặc trưng vật lý ........................................................... 51 
2.4.1.1. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM .................................. 51 
2.4.1.2. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua TEM ....................... 52 
2.4.1.3. Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) .......................... 52 
2.4.1.4. Phương pháp đo đường cong phân cực U-I .................................... 52 
2.4.2. Các phương pháp đo đạc các đặc trưng điện hóa .................................... 54 
2.4.2.1. Phương pháp quét thế vòng tuần hoàn (CV) .................................. 54 
2.4.2.2. Phương pháp phổ tổng trở điện hóa ................................................ 55 
Kết luận chương II .................................................................................................... 56 
Chương III. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT ĐIỆN CỰC 
MEA ...................................................................................................... 57 
3.1. Đánh giá tính chất và lựa chọn vật liệu xúc tác Pt/C sử dụng trong pin nhiên 
liệu (PEMFC) ................................................................................................... 58 
3.1.1. Đánh giá tính chất điện hóa của các mẫu xúc tác Pt/C ........................... 58 
3.1.1.1. Đánh giá hoạt tính xúc tác của các mẫu Pt/C.................................. 58 
3.1.1.2. Đánh giá độ bền của các mẫu xúc tác Pt/C ..................................... 60 
3.1.2. Đánh giá tính chất vật lý của vật liệu xúc tác Pt/C ................................. 62 
3.2. Nghiên cứu chế tạo điện cực màng MEA bằng phương pháp phủ xúc tác lên 
trên lớp khuếch tán ........................................................................................... 68 
3.2.1. Ảnh hưởng của các thông số ép nóng lên đặc trưng tính chất của MEA 69 
v 
3.2.1.1. Ảnh hưởng của giá trị lực ép đến tính chất điện của các MEA ...... 69 
3.2.1.3. Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ ép lên tính chất của MEA .... 85 
3.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng nafion trong lớp xúc tác đến tính chất của 
điện cực màng MEA .............................................................................. 87 
3.2.3. Quy trình thích hợp chế tạo điện màng MEA bằng phương pháp CCS .. 90 
3.3. Nghiên cứu chế tạo điện cực màng bằng phương pháp đề can .......................... 91 
Kết luận chương III ................................................................................................... 95 
Chương IV. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BỘ PIN NHIÊN LIỆU CÔNG SUẤT 
100W ..................................................................................................... 96 
4.1. Nghiên cứu cấu hình kênh dẫn khí trên tấm lưỡng cực. .................................... 96 
4.2. Thiết kế, chế tạo các bộ phận của bộ pin nhiên liệu PEMFC .......................... 102 
4.2.1. Tính toán lựa chọn thiết kế cho bộ pin nhiên liệu PEMFC .................. 102 
4.2.2. Thiết kế và chế tạo các bộ phận của bộ pin nhiên liệu công suất 100 W
 ............................................................................................................. 103 
4.2.2.1. Thiết kế, chế tạo các tấm lưỡng cực ............................................. 104 
4.2.2.2. Thiết kế, chế tạo các tấm thu điện, tấm vỏ pin và gioăng ............. 105 
4.3. Ảnh hưởng của điều kiện vận hành đến tính chất của pin nhiên liệu ............... 107 
4.3.1. Tính toán và thiết kế hệ thống phân phối khí nhiên liệu ....................... 107 
4.3.2. Ảnh hưởng của lưu lượng khí nhiên liệu đến đặc trưng của pin nhiên liệu
 ............................................................................................................. 109 
4.3.3. Ảnh hưởng của độ ẩm đến tính chất của pin nhiên liệu ........................ 111 
4.3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ hoạt động ........................................................ 114 
4.4. Đặc tính của bộ pin PEMFC 100 W hoàn chỉnh .............................................. 115 
Kết luận chương IV ................................................................................................. 118 
KẾT LUẬN ............................................................................................................. 119 
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ....................................................... 120 
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ....................................................... 121 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 122 
PHỤ LỤC: Các bản vẽ thiết kế các chi tiết của pin nhiên liệu PEMFC 
vi 
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 
Hình 1.1. Một số ứng dụng của pin nhiên liệu ............................................................ 8 
Hình 1.2. Nguyên lý hoạt động của PEMFC ............................................................ 10 
Hình 1.3. Các quá trình xảy ra khi PEMFC vận hành .............................................. 11 
Hình 1.4. Cấu tạo của một PEMFC điển hình .......................................................... 17 
Hình 1.5. Cấu tạo của điện cực màng trong PEMFC ................................................ 18 
Hình 1.6. Cấu trúc phân tử của màng polymer Nafion ............................................. 18 
Hình 1.7. Cấu trúc của một lớp xúc tác trong PEMFC ............................................. 21 
Hình 1.8. Cấu hình của MEA với hai phương pháp chế tạo CCS (a), và CCM (b) .. 26 
Hình 1.9. Các phương pháp chế tạo MEA ................................................................ 28 
Hình 1.10.Thiết bị ép nóng thủy lực ......................................................................... 30 
Hình 1.11. Tấm lưỡng cực chế tạo bằng vật liệu graphit .......................................... 31 
Hình 1.12. Các loại vật liệu chế tạo tấm lưỡng cực trong pin nhiên liệu ................. 32 
Hình 1.14. Các kiểu định hướng ghép bộ pin nhiên liệu .......................................... 38 
Hình 1.16. Các cấu trúc làm mát cho bộ pin nhiên liệu ............................................ 41 
Hình 1.17. Quá trình cân bằng lượng nước trong pin nhiên liệu .............................. 42 
Hình 2.1. Quy trình chế tạo MEA bằng phương pháp phủ xúc tác lên lớp khuếch tán
 ................................................................................................................................... 49 
Hình 2.2. Quy trình chế tạo MEA bằng phương pháp phủ xúc tác lên màng ........... 50 
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thử nghiệm pin nhiên liệu ..................................................... 53 
Hình 2.4. Đồ thị CV điển hình của mẫu xúc tác Pt/C trong dung dịch H2SO4 0,5M55 
Hình 3.1. Cấu tạo của điện cực màng trong PEMFC ................................................ 57 
Hình 3.2. Đồ thị CV của vật liệu cacbon Vulcan-72 và các vật liệu xúc tác Pt/C của 
các hãng FE và JM trong dung dịch H2SO4 0,5M .................................................... 59 
Hình 3.3. Các cơ chế làm suy giảm độ bền của vật liệu xúc tác Pt/C ....................... 60 
Hình 3.4. Đồ thị CV đánh giá độ bền trong 1000 chu kỳ của mẫu xúc tác FE-30 
trong dung dịch H2SO4 0,5M .................................................................................... 62 
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi giá trị ESA của các mẫu xúc tác khác nhau 
sau thử nghiệm độ bền 1000 chu kỳ .......................................................................... 62 
vii 
Hình 3.6. Kết quả phân tích EDX của các mẫu xúc tác FE -20 (a) và 30 (b) ........... 63 
Hình 3.7. Kết quả phân tích EDX của các mẫu xúc tác JM -20(a) và 40(b) ............ 64 
Hình 3.8. Ảnh TEM của vật liệu Cacbon Vulcan-72 với các độ phóng đại 
40.000 và 80.000 lần ................................................................................................. 65 
Hình 3.9. Ảnh TEM với độ phóng đại 80.000 lần và đồ thị phân bố kích thước hạt 
của vật liệu xúc tác FE-20 ......................................................................................... 65 
Hình 3.10. Ảnh TEM với độ phóng đại 80.000 lần và đồ thị phân bố kích thước hạt 
của vật liệu xúc tác FE-30 ......................................................................................... 66 
Hình 3.11.Ảnh TE ... brane fuel cells. Applied Catalysis B: Environmental, 2015. 
172-173: p. 82-90. 
35. Okur, O., et al., Optimization of parameters for hot-pressing manufacture of 
membrane electrode assembly for PEM (polymer electrolyte membrane fuel 
cells) fuel cell. Energy, 2013. 57(0): p. 574-580. 
36. Jian Zhang, G.-P.Y., Zhen-Bo Wang, Qin-Zhi Lai, Ke-Di Cai, Effects of hot 
pressing conditions on the performances of MEAs for direct methanol fuel 
cells. Journal of Power Sources 2007. 165: p. 73–81. 
37. Therdthianwong, A., P. Manomayidthikarn, and S. Therdthianwong, 
Investigation of membrane electrode assembly (MEA) hot-pressing 
parameters for proton exchange membrane fuel cell. Energy, 2007. 32(12): p. 
2401-2411. 
38. Youssef, M.E., R.S. Amin, and K.M. El-Khatib, Development and 
performance analysis of PEMFC stack based on bipolar plates fabricated 
employing different designs. Arabian Journal of Chemistry, 2018. 11(5): p. 
609-614. 
39. Yan Wang, D.O.N., An Investigation on Metallic Bipolar Plate Corrosion in 
Simulated Anode and Cathode Environments of PEM Fuel Cells using 
Potential-pH Diagrams journal of electrochemistry scince, 2006. 1: p. 447-
455. 
40. Shahram Karimi, N.F., Bronwyn Roberts, Frank R. Foulkes A Review of 
Metallic Bipolar Plates for Proton Exchange Membrane Fuel Cells: Materials 
and Fabrication Methods. 2012. 
41. Ramin, F., H. Sadeghifar, and A. Torkavannejad, Flow field plates with trap-
shape channels to enhance power density of polymer electrolyte membrane 
fuel cells. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2019. 129: p. 1151-
1160. 
42. Hermann, A., T. Chaudhuri, and P. Spagnol, Bipolar plates for PEM fuel cells: 
A review. International Journal of Hydrogen Energy, 2005. 30(12): p. 1297-
1302. 
125 
43. Nattawut Jaruwasupant, Y.K., Effects of difference flow channel designs on 
Proton Exchange Membrane Fuel Cell using 3-D Model. Energy Procedia 
2011. 9: p. 326 – 337 
44. Xianguo Li, I.S., Review of bipolar plates in PEM fuel cells: Flow-field 
designs. International Journal of Hydrogen Energy, 2005. 30: p. 359–371. 
45. Wei-Mon Yan, C.-Y.C., Sheng-Chin Mei, Chyi-Yeou Soong, Falin Chen, 
Effects of operating conditions on cell performance of PEM fuel cells with 
conventional or interdigitated flow field. Journal of Power Sources 2006. 162: 
p. 1157-1164. 
46. Zhong, D., et al., Structure optimization of anode parallel flow field for local 
starvation of proton exchange membrane fuel cell. Journal of Power Sources, 
2018. 403: p. 1-10. 
47. D.H. Jeon, S.G., S. Shimpalee, J.W. Van Zee, The effect of serpentine flow-
field designs on PEM fuel cell performance. International journal of Hydrogen 
Energy, 2008. 33: p. 1052-1066. 
48. Perng, S.-W. and H.-W. Wu, Effects of internal flow modification on the cell 
performance enhancement of a PEM fuel cell. Journal of Power Sources, 2008. 
175(2): p. 806-816. 
49. Lim, B.H., et al., Numerical analysis of flow distribution behavior in a proton 
exchange membrane fuel cell. Heliyon, 2018. 4(10): p. e00845. 
50. Kalaiyarasan, A., C. Srinivasan, and S. Sundaram, Design and Analysis of 
Bipolar Plate for 500w Pem Fuel Cell Stack. American Journal of Engineering 
and Applied Sciences, 2018. 11(1): p. 121-128. 
51. Feser, J.P., A.K. Prasad, and S.G. Advani, On the relative influence of 
convection in serpentine flow fields of PEM fuel cells. Journal of Power 
Sources, 2006. 161(1): p. 404-412. 
52. Kahraman, H. and M.F. Orhan, Flow field bipolar plates in a proton exchange 
membrane fuel cell: Analysis & modeling. Energy Conversion and 
Management, 2017. 133: p. 363-384. 
53. Jeffrey Glandt, S.S., Woo-kum Lee, and John W. Van Zee MODELING THE 
EFFECT OF FLOW FIELD DESIGN ON PEM FUEL CELL 
PERFORMANCE in the 2002 Spring National Meeting, New Orleans, LA. 
2002: Carolina, Columbia, SC. . 
54. Yan, W.-M., et al., Experimental studies on optimal operating conditions for 
different flow field designs of PEM fuel cells. Journal of Power Sources, 2006. 
160(1): p. 284-292. 
55. Karrar H. Fahim, E.M.A.H.A.D., Effect of Geometric Design of the Flow 
Fields Plat on the Performance of A PEM Fuel Cell_ A Review. International 
Journal of Scientific & Engineering Research 2017. 8(7). 
56. Yew, S.C. and M. Hoorfar, Performance Evaluation of Metallic Foam Flow 
Fields. Energy Procedia, 2012. 29(0): p. 695-700. 
126 
57. Jeon, D., The effect of serpentine flow-field designs on PEM fuel cell 
performance. International Journal of Hydrogen Energy, 2008. 33(3): p. 1052-
1066. 
58. Zhang, J., et al., Chapter 2 - Design and Fabrication of PEM Fuel Cell MEA, 
Single Cell, and Stack, in Pem Fuel Cell Testing and Diagnosis. 2013, 
Elsevier: Amsterdam. p. 43-80. 
59. Wang, J., Review of Flow maldistribution in channels of PEMFC stacks. 
TRRF05 Fuel Cell Technology (Project Report ), 2009. 
60. Karimi, G., J.J. Baschuk, and X. Li, Performance analysis and optimization of 
PEM fuel cell stacks using flow network approach. Journal of Power Sources, 
2005. 147(1): p. 162-177. 
61. Chang, P.A.C., et al., Flow distribution in proton exchange membrane fuel cell 
stacks. Journal of Power Sources, 2006. 162(1): p. 340-355. 
62. Park, J. and X. Li, Effect of flow and temperature distribution on the 
performance of a PEM fuel cell stack. Journal of Power Sources, 2006. 162(1): 
p. 444-459. 
63. Mustata, R., et al., Study of the distribution of air flow in a proton exchange 
membrane fuel cell stack. Journal of Power Sources, 2009. 192(1): p. 185-189. 
64. Koh, J.-H., et al., Pressure and flow distribution in internal gas manifolds of 
a fuel-cell stack. Journal of Power Sources, 2003. 115(1): p. 54-65. 
65. Zong, Y., B. Zhou, and A. Sobiesiak, Water and thermal management in a 
single PEM fuel cell with non-uniform stack temperature. Journal of Power 
Sources, 2006. 161(1): p. 143-159. 
66. Cao, T.-F., et al., Numerical investigation of the coupled water and thermal 
management in PEM fuel cell. Applied Energy, 2013. 112(0): p. 1115-1125. 
67. Satish G. Kandlikar, Z.L., Thermal management issues in a PEMFC stack – A 
brief review of current status. Applied Thermal Engineering 2009. 29: p. 
1276–1280. 
68. Zhang, G. and S.G. Kandlikar, A critical review of cooling techniques in 
proton exchange membrane fuel cell stacks. International Journal of Hydrogen 
Energy, 2012. 37(3): p. 2412-2429. 
69. Odabaee, M., S. Mancin, and K. Hooman, Metal foam heat exchangers for 
thermal management of fuel cell systems – An experimental study. 
Experimental Thermal and Fluid Science, 2013. 51(0): p. 214-219. 
70. Paul Adcock, A.K.a.C.J., PEM Fuel Cells for Road Vehicles in International 
Advanced Mobility Forum 2008: Geneva, Switzerland. 
71. Young-Jun Sohn, G.-G.P., Tae-Hyun Yang, Young-Gi Yoon, Won-Yong Lee, 
Sung-Dae Yim, Chang-Soo Kim, Operating characteristics of an air-cooling 
PEMFC for portable applications. Journal of Power Sources 2005. 145: p. 
604-609. 
127 
72. Zhang, J., et al., PEM fuel cell relative humidity (RH) and its effect on 
performance at high temperatures. Electrochimica Acta, 2008. 53(16): p. 
5315-5321. 
73. Liu, Y., et al., Asymptotic analysis for the inlet relative humidity effects on the 
performance of proton exchange membrane fuel cell. Applied Energy, 2018. 
213: p. 573-584. 
74. Liu, H., et al., Enhanced water removal performance of a slope turn in the 
serpentine flow channel for proton exchange membrane fuel cells. Energy 
Conversion and Management, 2018. 176: p. 227-235. 
75. Qiu, D., et al., Mechanical degradation of proton exchange membrane along 
the MEA frame in proton exchange membrane fuel cells. Energy, 2018. 165: 
p. 210-222. 
76. Kim, K.-H., et al., The effects of relative humidity on the performances of 
PEMFC MEAs with various Nafion® ionomer contents. International Journal 
of Hydrogen Energy, 2010. 35(23): p. 13104-13110. 
77. Sunhoe Kim, I.H., Effects of humidity and temperature on a proton exchange 
membrane fuel cell (PEMFC) stack. Journal of Industrial and Engineering 
Chemistry, 2008. 14: p. 357–364. 
78. Jian, Q.-f., G.-q. Ma, and X.-l. Qiu, Influences of gas relative humidity on the 
temperature of membrane in PEMFC with interdigitated flow field. 
Renewable Energy, 2014. 62(0): p. 129-136. 
79. Jung, G.-B., et al., Hydrophobic PTFE-coated serpentine flow fields with 
ladder-structure for fuel cell application. International Journal of Hydrogen 
Energy, 2012. 37(20): p. 15820-15826. 
80. Chen, T., et al., Study on the characteristics of GDL with different PTFE 
content and its effect on the performance of PEMFC. International Journal of 
Heat and Mass Transfer, 2019. 128: p. 1168-1174. 
81. Avcioglu, G.S., B. Ficicilar, and I. Eroglu, Effect of PTFE nanoparticles in 
catalyst layer with high Pt loading on PEM fuel cell performance. 
International Journal of Hydrogen Energy, 2016. 41(23): p. 10010-10020. 
82. Saeed Asghari, A.M., Mahrokh Samavati, Study of PEM fuel cell performance 
by electrochemical impedance spectroscopy. International Journal of 
Hydrogen Energy, 2010. 35: p. 9283-9290. 
83. Cooper, K.R., In Situ PEM fuel cell electrochemical surface area and catalyst 
utilization measurement. Fuel Cell Magazine, 2009. 9. 
84. A. Marcua, G.T., R. Srivastava, P. Strasser, Preparation, characterization and 
degradation mechanisms of PtCu alloy nanoparticles for automotive fuel cells. 
Journal of Power Sources, 2012. 208: p. 288-295. 
85. Seidenberger, K., et al., Estimation of water distribution and degradation 
mechanisms in polymer electrolyte membrane fuel cell gas diffusion layers 
using a 3D Monte Carlo model. Journal of Power Sources, 2011. 196(12): p. 
5317-5324. 
128 
86. Tjønnås, J., et al., Control of Reversible Degradation Mechanisms in Fuel 
Cells: Mitigation of CO contamination. IFAC-PapersOnLine, 2016. 49(7): p. 
302-307. 
87. Rice, C.A., et al., Platinum Dissolution in Fuel Cell Electrodes: Enhanced 
Degradation from Surface Area Assessment in Automotive Accelerated Stress 
Tests. Journal of The Electrochemical Society, 2015. 162(10): p. F1175-
F1180. 
88. Carmo, M., et al., Physical and electrochemical evaluation of commercial 
carbon black as electrocatalysts supports for DMFC applications. Journal of 
Power Sources, 2007. 173(2): p. 860-866. 
89. Peuckert M, Y.T., Betta RAD, Boudart M, Oxygen reduction on small 
supported platinum particles. Journal of Electrochemical Society, 1986. 133: 
p. 944-947. 
90. Daud, W.R.W., et al., Performance optimisation of PEM fuel cell during MEA 
fabrication. Energy Conversion and Management, 2004. 45(20): p. 3239-
3249. 
91. James Larminie, A.D., Fuel Cell Systems Explained, ed. S. Edition. 2003, The 
Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex PO19 8SQ, England: John 
Wiley & Sons Ltd,. 
92. Barbia, P., PEM fuel cell Theory and practice. 2013, Academic Press is an 
imprint of Elsevier. 543. 
93. Zhang, J., et al., Chapter 3 - Techniques for PEM Fuel Cell Testing and 
Diagnosis, in Pem Fuel Cell Testing and Diagnosis. 2013, Elsevier: 
Amsterdam. p. 81-119. 
94. Zhang, J., et al., Chapter 1 - PEM Fuel Cell Fundamentals, in Pem Fuel Cell 
Testing and Diagnosis. 2013, Elsevier: Amsterdam. p. 1-42. 
95. Maher A. R. Sadiq AL-BAGHDADI, H.A.K.S.A.-J., Optimization Study of 
Proton Exchange Membrane Fuel Cell Performance. Turkish Journal of 
Engineering and Environmental Sciences, 2005. 29: p. 235-240. 
96. Takahisa Suzuki, H.M., Tatsuya Hatanaka, Yu Morimoto, Analysis of the 
Catalyst layer of polymer Electrolyte Fuel cell. R&D Review of Toyota 
CRDL, 2004. 39(3): p. 33-38. 
97. DeBonis, D., et al., Analysis of mechanism of Nafion® conductivity change 
due to hot pressing treatment. Renewable Energy, 2016. 89: p. 200-206. 
98. Passalacqua, E., et al., Nafion content in the catalyst layer of polymer 
electrolyte fuel cells: effects on structure and performance. Electrochimica 
Acta, 2001. 46(6): p. 799-805. 
99. Adilbish, G. and Y.-T. Yu, Effect of the Nafion content in the MPL on the 
catalytic activity of the Pt/C-Nafion electrode prepared by pulsed 
electrophoresis deposition. International Journal of Hydrogen Energy, 2017. 
42(2): p. 1181-1188. 
129 
100. Sasikumar, G., J.W. Ihm, and H. Ryu, Dependence of optimum Nafion content 
in catalyst layer on platinum loading. Journal of Power Sources, 2004. 132(1–
2): p. 11-17. 
101. Viral Mehta, J.S.C., Review and analysis of PEM fuel cell design and 
manufacturing. Journal of Power Sources, 2003. 114: p. 32-53. 
102. Wang, J., Theory and practice of flow field designs for fuel cell scaling-up: A 
critical review. Applied Energy, 2015. 157: p. 640-663. 
103. Tong, S., et al., Experimental investigation on a polymer electrolyte membrane 
fuel cell (PEMFC) parallel flow field design with external two-valve 
regulation on cathode channels. Journal of Power Sources, 2013. 242(0): p. 
195-201. 
104. Han, I.-S., J. Jeong, and H.K. Shin, PEM fuel-cell stack design for improved 
fuel utilization. International Journal of Hydrogen Energy, 2013. 38(27): p. 
11996-12006. 
105. A Heinzel, F.M., and C Jansen, Fuel Cells – Proton-Exchange Membrane Fuel 
Cells | Bipolar Plates Encyclopedia of Electrochemical Power Sources, 2009: 
p. 810-816. 
106. S. Shimpalee, S.G., J.W. Van Zee, The impact of channel path length on 
PEMFC flow-field design. Journal of Power Sources, 2006. 
107. Dyi-Huey Chang, J.-C.H., Effects of Channel Depths and Anode Flow Rates 
on the Performance of Miniature Proton Exchange Membrane Fuel Cells 
International Journal of Applied Science and Engineering 2012. 4(10): p. 237-
280. 
108. Lakshminarayanan, V. and P. Karthikeyan, Optimization of Flow Channel 
Design and Operating Parameters on Proton Exchange Membrane Fuel Cell 
Using MATLAB. Periodica Polytechnica Chemical Engineering, 2016. 60(3): 
p. 173-180. 
109. Andronie, A., et al., Experimental Study of a Pemfc System with Different 
Dimensions of the Serpentine Type Channels from Bipolar Plate Flow Fields. 
Mechanics, 2019. 25(1). 
110. Jang, J.-H., et al., Effects of operating conditions on the performances of 
individual cell and stack of PEM fuel cell. Journal of Power Sources, 2008. 
180(1): p. 476-483. 
111. Yan, Q., H. Toghiani, and H. Causey, Steady state and dynamic performance 
of proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) under various operating 
conditions and load changes. Journal of Power Sources, 2006. 161(1): p. 492-
502. 
1 
Phụ lục: Các bản vẽ thiết kế chi tiết các bộ phận của bộ ghép pin nhiên liệu 
PEMFC công suất ~ 100 W 
1. Bản vẽ chi tiết lớp vỏ của pin nhiên liệu PEMFC 
2. Bản vẽ chi tiết tấm lưỡng cực của pin nhiên liệu PEMFC 
3. Bản vẽ chi tiết lớp gioăng của pin nhiên liệu PEMFC 
4. Bản vẽ các thành phần của điện cực MEA của pin nhiên liệu PEMFC 
5. Bản vẽ chi tiết Tấm thu điện của pin nhiên liệu PEMFC 
2 
3 
4 
5 
6 
7