CO对PEMFC性能影响研究

天然气、甲醇等碳氢化合物重整制氢作为燃料正在应用到质子交换膜燃料电池领域。为系统地研究重整气中CO对质子交换膜燃料电池性能的影响,采用热压法自制膜电极,研究了CO浓度、催化剂种类、操作温度、增湿操作等因素对质子交换膜燃料电池性能的影响。实验结果表明:20×10~(-6) CO浓度即能使电池性能显著下降60%~70%;Pt Ru/C催化剂对抗CO中毒的能力较Pt/C催化剂有明显提升,在100×10~(-6) CO浓度下能使性能提高70%;提高工作温度能有效地改善阳极CO中毒状况,在50×10~(-6) CO浓度并加湿的条件下,当操作温度从80℃提高到120℃时电池性能可增加一倍。同时增湿操作有利于改进电池在低浓度CO下的发电性能。     

质子交换膜燃料电池的研究进展

介绍了质子交换膜燃料电池的核心组成与工作原理，对燃料电池的膜材料和电催化剂、膜电极技术的发展现状以及对膜电极的制作工艺和结构优化进行了评述和分析，指出了目前质子交换膜燃料电池研究存在的问题及发展趋势。     

转印法制备质子交换膜燃料电池膜电极组件

转印法是一种间接将催化层涂布在质子交换膜上的膜电极组件制备方法,其制备工艺简单,周期短,且制备过程中质子交换膜不与任何溶剂接触,有效避免了膜的溶胀问题。采用刮刀涂布技术,将催化剂浆料均匀地涂布于转印膜上,调节刮刀间隙与刮刀运行速度可有效地控制金属催化剂的载量。扫描电子显微镜法(SEM)测试表明转印后的催化层表面形貌完整、孔隙分布均匀,膜电极各组件之间结合紧密且厚度一致。将该工艺制备的膜电极组装成单电池,测试结果表明:在阴、阳极Pt载量分别为0.463、0.264 mg/cm2条件下,以空气作为阴极反应气体的单电池在常压下的最大功率密度可达0.75 W/cm2。     

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的实验性能研究

简单地回顾了然料电池(Fuel Cell)的发展历史,简述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的工作原理,对质子交换膜燃料电池的性能进行了一系列的实验研究,用测定电压-电流曲线的方法研究了质子交换膜燃料电池的性能特点以及温度和压力对电池性能的影响.     

自然资源对PEMFC汽车产业化的影响

具有高能量转换效率及环境友好性的质子交换膜燃料电池(PEMFC)被认为是具有潜力的汽车动力装置.然而对燃料电池汽车产业化而言,自然资源储量却是最重要的影响因素.本文在模拟燃料电池汽车产业化的基础上,从自然资源角度出发,讨论了催化剂、双极板以及质子交换膜等关键材料对燃料电池汽车产业化的影响.结果表明,将PEMFC铂载量降...     

微型直接甲醇燃料电池的研究进展

直接甲醇燃料电池以其高效、低温、结构简单、易于微型化等优点成为世界燃料电池研究的一个热点。讨论了微型直接甲醇燃料电池的一些关键技术,如电催化剂、质子交换膜以及膜电极组件。介绍了国内外微型直接甲醇燃料电池的研究进展;展望了这类电池的发展前景。     

中国专利报道

专利名称:改性磺酸侧基聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法专利申请号:CN200410039114.3公开号:CN1558457申请日:2004-02-06公开日:2004-12-29申请人:清华大学本发明公开了属于燃料电池材料制备技术范围的用于直接甲醇燃料电池的改性磺酸侧基聚苯并咪唑质子交换膜的制备方法。将四     

催化层树脂含量对APEWE性能的影响

碱性固体电解质水电解是一种新兴的电解水制氢技术,有望解决碱性液体电解质水电解技术有碱雾、酸性固体电解质水电解所用催化剂成本高等不足,因而具有规模化扩大的潜力。膜电极组件是电解池中核心部件,改变膜电极催化层中阴离子交换树脂的比例可以实现对膜电极的优化。运用电化学方法对制备的膜电极进行表征测试,包括全电池I-V曲线测试、电化学阻抗谱(EIS)测试、全电池稳定性测试等等。当阳极采用担载量为1.5 mg/cm2的Ir黑,阴极采用1mg/cm2的70%(质量分数)Pt/C,催化剂与阴离子交换树脂的质量比为85∶15时,全电解池在1.877 V时电流密度达到了500 m A/cm2。     

质子交换膜燃料电池机理与ANN混合模型的建模与仿真分析

提出了一种新型的混合燃料电池模型,描述了该混合模型包括机理部分和黑箱部分(即神经网络部分).机理部分用来体现质子交换膜燃料电池性能,神经网络部分用来表现所不知或者不能用机理模型来表现出来的质子交换膜燃料电池性能,认为可以再现质子交换膜燃料电池的各种特性.仿真结果表明,该混合质子交换膜燃料电池模型具有比单独的机理模型或神经网络模型更高的精度.     

风冷电堆材料特性对电池性能的影响

风冷电堆简化了常规电池电堆的冷却和供气系统,使其便携性能得到了极大地提高.MEA是质子交换膜燃料电池的核心部件,它由质子交换膜,催化剂,微孔层和气体扩散层等通过一定的工艺制作而成.通过对不同厚度、不同疏水度扩散层( GDL)的研究,得出风冷电堆的GDL最佳厚度的值为0.6 mm,GDL疏水程度为40％时,电池的性能发挥至最大值.     

质子交换膜燃料电池膜电极组件研究

膜电极组件(MEA)是质子交换膜燃料电池的核心部件。系统地研究了MEA的组成和结构对其性能的影响。研究提出:催化层中掺杂Nafion聚合物的亲水电极比传统的催化层中掺杂PTFE的疏水电极性能有了较大的提高;不同种类质子交换膜对MEA的性能影响很大,Nafion112和Dow膜是目前比较适宜的质子交换膜;采用石墨类碳纸的电极性能高于采用碳纤维类碳纸的电极;电极催化层中Nafion聚合物的最佳含量比为30%左右。根据氢电极和氧电极反应难度的不同,提出为了减少催化剂的用量同时不显著影响电池的性能,氢电极的铂载量应该低于电极的观点,并通过了实验验证。     

铂基/石墨烯催化剂在燃料电池中的应用

综述了石墨烯负载不同形貌铂(Pt)基催化剂(如球形、核壳结构、空心球、花状和立方体形)的制备及在质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池及直接乙醇燃料电池等低温燃料电池中的应用进展,并对相关研究的发展进行展望。     

30 kW高比功率质子交换膜燃料电池堆研制

30 kW高功率密度质子交换膜燃料电池堆的研制工作主要包括:(1)建立测试大功率质子交换膜燃料电池单电池或电池堆的工作站;(2)大功率高比功率质子交换膜燃料电池堆的工程设计;(3)组装单电池 ,建立诊断、测试并改进质子交换膜-电极(三合一体)效能的技术;(4)组装30 kW电池堆,并建立诊断、测试、改进其效能的技术.神力公司研制成功的30 kW质子交换膜燃料电池堆比功率达到:720 W/L,708 W/kg.     

PEMFC耐久性影响因素及测试方法研究进展

质子交换膜燃料电池是一种高效、清洁的新能源技术,被认为是未来能源最重要的发展方向之一,但燃料电池寿命短是目前阻碍电池商业化的重要因素之一。综述了近年来质子交换膜燃料电池耐久性研究进展,重点对膜电极的关键组成部分包括催化剂层、气体扩散层、质子交换膜的耐久性影响因素及常用膜电极寿命测试方法:工况循环法、启停循环法、循环伏安法、干湿循环法等进行了深入阐述。     

质子交换膜燃料电池的热模拟

介绍了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的热问题模拟现状,根据研究问题的需要,对模拟相关的模型进行了描述,并应用计算机模拟技术对质子交换膜燃料电池进行了热模拟。从热源、温度场在质子交换膜燃料电池内部的分布情况以及电池性能等方面进行了分析和讨论,得出了结论:热源、温度在质子交换膜电池内部分布的不均匀性和不同电流密度情况下膜电极组件的温差。电池性能曲线与试验结果进行了比较,模拟与试验结果基本吻合。     

质子交换膜燃料电池新型抗CO阳极结构

质子交换膜燃料电池(PEMFC)广泛采用重整气为燃料,其存在的主要问题是重整气中含有一定浓度的CO(5×10-5～10-2),CO在Pt表面具有强烈的吸附作用,使电催化剂"中毒".通过对提高质子交换膜燃料电池抗CO问题进行研究,在阳极扩散层流场侧担载催化剂(Pt、PtRu)的方法对电极进行修饰,在注入较少量氧化剂(体积百分比为2%的空气)的条件下使电池抗CO性能显著增强,且可以避免电极局部温度过高及可能带来的安全性问题.     

重整气为燃料的质子交换膜燃料电池性能研究

质子交换膜燃料电池以其高效、无污染的特性 ,成为新型的清洁发电方式。常规质子交换膜燃料电池采用纯氢为燃料 ,限制了其应用范围 ,研究以重整气为燃料气的质子交换膜燃料电池对其商业化具有重要意义。本文就重整气中的各组分对燃料电池的性能影响作了系统的实验研究。实验结果表明 :CO的毒化作用、氮气的稀释作用、CO2 的稀释作用及其与CO的反应平衡对电池性能有较大影响 ;重整气为燃料气时 ,宜采用PtRu系列电催化剂     

质子交换膜燃料电池用梯度结构气体扩散电极

依次用m(Pt)∶m(Nafion)=0.4∶0.8、0.6∶0.6、0.8∶0.4和1.0∶0.2的催化剂料液分层涂覆,制备了梯度结构气体扩散电极;通过伏安曲线、扫描电镜(SEM)和循环伏安(CV)等方法,研究了电极结构对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的影响。该梯度结构电极具有电子传导速度快、质子传递通道多的特点,催化剂Pt的利用率比亲水电极提高了32%,且能扩大催化反应的三相界面,提高PEMFC的性能。在电流密度为500 mA/cm2、1 000 mA/cm2时,使用梯度结构电极的PEM-FC的电压比使用亲水电极的分别高6.9%、13.7%。     

聚合物改性Nafion膜的研究进展

商业化直接甲醇燃料电池用质子交换膜应达到的要求有:高于0.08 S/cm的质子电导率、25℃时的甲醇扩散系数低于5.6×10-6 cm2/s及良好的稳定性.综述了用聚合物涂覆、复合、共混及交联等改性Nafion膜的方法.     

PEMFC膜电极三合一组件的制备方法

对质子交换膜燃料电池的核心部件———膜电极三合一 (MEA )进行了评述。分析结果表明 :目前质子交换膜燃料电池的催化剂利用率最多 30 %左右 ,膜电极三合一组件的结构并未达到最佳设计。需要研制新的电极组份 ,优化膜电极的结构设计 ,开发适于大规模生产的制备技术。