高导电性生物质碳布的制备及其燃料电池气体扩散层性能 |
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引用本文: | 田煜彬,田超凡,李森,赵永鑫,邢涛,李智,陈萧如,向帅蓉,代鹏程.高导电性生物质碳布的制备及其燃料电池气体扩散层性能[J].无机材料学报,2023(11):1316-1326. |
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作者姓名: | 田煜彬 田超凡 李森 赵永鑫 邢涛 李智 陈萧如 向帅蓉 代鹏程 |
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作者单位: | 1. 中国石油大学(华东)新能源学院;2. 山东能源集团有限公司新能源事业部;3. 西安交通大学材料科学与工程学院 |
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基金项目: | 国家自然科学基金(51702365);;山东省自然科学基金(ZR2022MB133)~~; |
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摘 要: | 气体扩散层(GDL)是质子交换膜燃料电池(PEMFCs)的关键部件之一,成本占燃料电池膜电极的40%~50%。开发低成本、高性能的GDL生产工艺,可以降低燃料电池成本,推动燃料电池商业化进程。本研究以纤维素棉布为原料,通过铁基化合物的催化石墨化作用,在较低温度(1500℃)下生成了一种高导电、高孔隙率的柔性生物质碳布。碳布由相互连接的微米级碳纤维组成,形成了丰富的孔道,其孔隙率为76.93%。经过铁基化合物催化,碳纤维的表面原位生成了大量碳纳米管团簇,增加了碳布的导电性,使其平面电阻率降低至34mΩ·cm,垂直电阻率在2 MPa压力下降低至2.8 mΩ·cm,性能达到商业碳布的标准。生物质碳布作为气体扩散层的燃料电池在0.7 A·cm-2电流密度处功率密度达到0.4W·cm-2,超过了相同催化剂(Pt)负载量的商业碳布(0.34W·cm-2)的电池功率密度。本研究制备的生物质碳布制备简单、价格低廉、性能优秀,为开发低成本、高性能气体扩散层提供了新的思路。
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关 键 词: | 生物质 碳布 碳纳米管 气体扩散层 燃料电池 |
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