凝胶注模法制备质子交换膜燃料电池双极板

以中间相炭微球为原料,采用凝胶注模法制备中间相炭微球(MCMB)基质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板。研究了分散剂、固含量和混合方式对浆料的影响以及固含量与素坯和烧结体的密度、抗弯强度的关系。结果表明:采用凝胶注模工艺,可以制备带复杂流道的中间相炭微球基双极板,且制品无缺陷,成品率高;当固含量的体积百分数从47.17%增加到58.82%时,相应的抗弯强度则从8.5MPa降低到5.8MPa;烧结后的炭制品当固含量的体积百分数从50%增加到80%时,相应的抗弯强度从11.5MPa增加到19.6MPa。     

质子交换膜燃料电池双极板研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一,在燃料电池中主要起分隔氧化剂与还原剂、使生成的水顺利排出、分隔电池堆中的每个电池和收集输送电流的作用。质子交换膜燃料电池双极板的成本与性能对推进燃料电池的产业化进程有很大影响。双极板材料主要有无孔石墨材料、金属或合金材料以及各种复合材料,针对这些双极板材料的优缺点进行了比较。流场设计目前采用较多的是蛇形流场,其它的还有网格状流场、叉指形和肺形等。     

质子交换膜燃料电池设计与制作

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置,当外部持续供给燃料和氧化剂时,燃料电池可以连续发电。以小功率质子交换膜燃料电池为设计目标,介绍了燃料电池的工作原理,对双极板结构、膜电极、绝缘板、密封装置、散热装置、集流装置、电压调整功率模板等重要部件及质子交换膜燃料电池整体结构进行了设计。通过样机测试,参数达到了设计要求,并进一步讨论了设计要点。     

质子交换膜燃料电池双极板的研究进展

质子交换膜燃料电池具有低温快速启动、比能量高、零排放、高效率等特点,应用前景广阔。低成本高效双极板成形方法成为制约质子交换膜燃料电池商业化的瓶颈之一。主要从材料选择和制备、流场结构布置以及双极板制造方法等方面,详细阐述了双极板的国内外研究现状及发展趋势,提出了微累积成形新方法,最后展望了双极板的研究方向。     

热处理不锈钢用作质子交换膜燃料电池双极板

双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一,其性能的好坏不但影响电池的性能,而且影响电池的成本,成为燃料电池产业化的瓶颈。通过高温热处理不锈钢板,使不锈钢中碳与其中的铬等金属反应,在不锈钢的表面生成导电的金属碳化物晶粒,减小不锈钢与电极的接触电阻。实验结果表明,304不锈钢经过空气气氛下,820℃处理1h后,与柔性石墨的接触电阻降低了4～5倍,200h腐蚀实验后,测定的接触电阻没有明显增加,表明通过热处理技术可以在不降低耐腐蚀性能的前提下,减小不锈钢与石墨的接触电阻,使其可以用做质子交换膜燃料电池双极板。     

质子交换膜燃料电池复合双极板材料研究

以热塑性树脂聚苯硫醚(PPS)、中间相碳微球(MCMB)为主要原料,采用模压工艺制备了质子交换膜燃料电池用复合双极板。考察了树脂含量、成型时间及活性炭、碳纤维对双极板性能的影响,并对所制得双极板的截断面进行了形貌分析(SEM)。研究表明树脂质量分数为20%时,双极板综合性能达到最佳;双极板的成型时间不应少于30min;添加活性炭会使双极板性能下降,添加碳纤维有利于双极板各项性能的提高。通过经济分析提出,所开发的双极板材料可以减小燃料电池的成本。     

质子交换膜燃料电池发展现状

介绍了质子交换膜燃料电池（PEMFC）的结构、组成和工作原理，叙述了不同质子交换膜的来源特点及导电性与膜参数的关系；对不同电极和电极催化剂性能作了评述；综述了目前几种氢的来源、优缺点及质子交换膜燃料电池有关问题的发展动向和前景。     

国内外质子交换膜燃料电池关键材料的性能和成本分析

基于氢燃料电池产业发展要求,对国内外质子交换膜关键材料性能和成本分析,对标国外技术优势和工艺特点,分析我国质子交换膜关键材料发展现状及存在问题,并提出推进我国质子交换膜电池材料发展的相关建议,以期对我国燃料电池加速发展具有重要借鉴意义。     

质子交换膜燃料电池集流板的欧姆热效应研究

通过分析研究质子交换膜燃料电池集流板的欧姆热效应,得出了集流板欧姆热方程,并用此方程分析了不同材料、厚度、高度以及引线方式的集流板对其发热量的影响。研究发现集流板的发热量过大,会使得与其相邻的单电池由于温度过高而导致该单电池性能下降。通过对比集流板与电池的发热量,发现在一定条件下集流板的发热量已不能忽略,因而,在实际应用中必须考虑集流板的冷却设计。     

燃料电池质子交换膜研究现状与展望

质子交换膜燃料电池是目前研究的热点之一,研究方向包括提高燃料电池效率、减少成本、提高耐久性等。作为质子交换膜燃料电池的核心部件,质子交换膜性能的好坏直接影响燃料电池的性能与寿命。文中首先概述了燃料电池质子交换膜的工作原理。随后,总结了燃料电池质子交换膜的分类,主要分为全氟磺酸质子交换膜、部分氟化聚合物质子交换膜、复合质子交换膜以及非氟化聚合物质子交换膜四大类,同时还简述了质子交换膜的制备工艺。最后,介绍了燃料电池质子交换膜的优化方案,主要包括有机/无机纳米复合质子交换膜、改进质子交换膜的骨架材料、调整质子交换膜的内部结构、机械增强型质子交换膜以及自增湿型质子交换膜。     

PEMFC双极板的材料及制备工艺综述

质子交换膜燃料电池(PEFMC)具有高效、环保等优点,是未来重要的新型能源。作为PEMFC的关键组件同时又是制约PEMFC发展的重要因素,价格低廉、性能优良的双极板研究和开发对于PEMFC的发展有着至关重要的作用。综合阐述了目前几类用于制备PEMFC双极板的材料及其制备工艺,对其利弊做出了分析,并讨论了双极板材料的未来发展方向。     

PEMFC双极板的材料和加工方法

双极板为膜电极的组装提供机械支撑,传递密封应力,收集电流,分隔氧化荆与燃料,并引导它们均匀、平缓且可控地分散到电极表面的反应区域.双极板还影响着电池的效率、质量、体积和成本.综述了双极板的材料和加工方法.     

百瓦级新型金属双极板PEM燃料电池堆研制

研制了采用冲压成型薄型金属双极板的百瓦级质子交换膜(PEM)燃料电池堆。对电池堆进行了不同操作条件下的性能测试研究。实验结果表明,所采用金属双极板材料能够在质子交换膜燃料电池工作环境下长时间稳定运行。     

质子交换膜燃料电池模压石墨双极板研究

双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的重要部件之一,对于PEMFC的性能和成本都有很大的影响,是其商业化必须解决的问题之一。选用高分子双酚A型环氧树脂及线型酚醛树脂和导电材料膨胀石墨制作复合材料,将复合材料采用模压制作双极板。通过对极板的电阻、强度、致密性等指标的考查,提出了树脂含量、板密度的优选条件,并对所制作的双极板组装成的电池进行了测试,结果表明:电池性能及稳定性方面都能满足要求。     

无外增湿操作质子交换膜燃料电池

采用Nafion112膜组装 5cm2 活性面积质子交换膜燃料电池 (PEMFC) ,在无外增湿反应气体条件下试验了氢气和氧气并流和逆流时电池的工作性能。实验结果发现 :气体并流时 ,电池的最佳工作温度是 6 0℃ ;气体逆流时 ,电池可以在 80℃稳定工作 ,且性能与外增湿条件下的电池性能相比无明显下降。将PEMFC的活性面积放大到 14 0cm2 ,电池仍可以在气体逆流、80℃和无外增湿条件下稳定工作。     

质子交换膜燃料电池金属双极板研究

通过对金属材料在腐蚀测试池和实际电池中电化学性能和接触电阻性能的对比研究,优选出一种表面无须处理、耐腐蚀性能与石墨相当的镍-铁-铬合金双极板材料。该合金材料加工的双极板装配成质子交换膜燃料电池后,在电流密度600A·cm-2放电时,额定工作电压达到0.72V,经过累积近300h的测试,性能没有出现明显衰减,表明其可直接在质子交换膜燃料电池环境下稳定工作。     

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。     

质子交换膜燃料电池及系统建模的研究与进展

对质子交换膜燃料电池(PEMFC)进行数学模拟,有助于了解电池内部的物理化学过程,为进一步优化电池结构、尺寸和操作条件提供参考。详细介绍了目前PEMFC关于质子交换膜、电极、单电池,电池组和系统四个尺度上的建模现状,并指出了现有模型的优缺点。主要讨论:(1)全氟磺酸膜反胶束离子簇模型,微观尺度上膜的传递机理;(2)电极内传质、传热过程,分析各种电极模型的有效性; (3)水在膜内的传递现象,表明控制适当的水分布对提高电池性能非常重要;(4)单电池模拟过程中对热平衡和水平衡同时考虑。最后,分析了质子交换膜燃料电池建模的发展方向。