质子交换膜燃料电池薄型石墨双极板研究

通过用有机硅树脂对高分子环氧树脂及线型酚醛树脂进行改性后和导电材料膨胀石墨制作复合材料,然后将该复合材料采用模压制作燃料电池双极板,由于有机硅树脂添加,使复合材料的伸长率大大提高,而树脂固化后的机械性能几乎没有受到影响,从而使复合材料的厚度可减小以制作成薄型石墨双极板.     

复合材料双极板质子交换膜燃料电池

测定了两种树脂对导电骨料的润湿性,研究了树脂及其含量对复合材料双极板性能的影响。采用对导电骨料浸润性好的树脂作粘合剂,通过模压一次成型技术制备出复合材料双极板的电导率大于300S/cm,抗折强度大于30MPa,空气透气率为10!7cm2/s。并进行了电堆组装及电性能和稳定性测试。结果表明,在较小的电流密度(<1.0A/cm2)条件下,复合材料双极板的电性能和石墨材料双极板相当,在较大的电流密度(>1.0A/cm2)条件下,其电性能要稍优于石墨材料双极板;电池经350h放电试验并重复启动电池100次以上,双极板性能稳定。     

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。     

大面积双极板质子交换膜燃料电池仿真与实验

合适的流场能提高燃料电池性能以及燃料的利用率,仿真模拟可以作为流场板设计与优化的重要工具。通过Fluent软件,对509 cm2的大面积燃料电池进行了101和200 kPa两种不同操作压力下的数值模拟。仿真结果表明：在不同的操作压力下,燃料浓度沿流动方向均呈现出降低的趋势,并且随着操作压力的增加,各组件的气体分布均匀性更高,燃料电池的输出电流密度也越高。燃料电池仿真的极化曲线与实验结果吻合较好,该电池结构在燃料电池实际工程化应用方面具有一定的参考价值。     

质子交换膜燃料电池不锈钢双极板镀层研究

为了改善电镀表面存在针孔不利于防腐蚀的状况,通过复合镀层工艺,在304L不锈钢表面上直接镀银作为底层,然后再电镀或溅射一层薄金层,从而起到覆盖针孔达到致密化作用.经过上述表面改性后的不锈钢双极板表面复合镀层界面导电性能良好:在燃料电池电堆的组装力下,测得其与Toray060碳纸的接触电阻为2.7～5 mΩ·cm2.耐腐蚀性能测试表明,相对于未处理的304L不锈钢机体上有了显著提高:在0.05 mol/L H2SO4+5×10-6mol/L HF的模拟燃料电池腐蚀溶液中,镀银-镀金复合镀层和镀银-溅射金复合层不锈钢较未处理不锈钢其腐蚀电位分别提高了0.45 V和0.49 V,腐蚀电流密度下降1～2个数量级,维持在10-7 ～ 10-75 mA/cm2.     

不同导电骨料配比对复合双极板性能的影响

以石墨、膨胀石墨为导电骨料,酚醛树脂为黏结剂,炭黑为添加剂,通过模压工艺制备了石墨/树脂复合双极板。实验中选取了最适宜的工艺条件：酚醛树脂的含量为20%wt,模压压力为200MPa,固化温度为180℃。探讨了不同石墨与膨胀石墨配比对复合双极板的电学、机械性能、致密性等各性能的影响。实验结果表明：双极板的电导率随着膨胀石墨含量的增加而增大,而强度则逐渐降低,膨胀石墨含量的增加会导致双极板的吸水率和显气孔率的增大。     

质子交换膜燃料电池流道设计

质子交换膜燃料电池(PEMFC)以其高效率、高比能量、低污染等优点被认为是一种适合人类发展和环境要求的理想电源.双极板(流场板)是质子交换膜燃料电池的重要部件,其质量占电池堆60%以上.流场板上的流道设计对电池性能、运行效率和制造成本有很大影响.系统地综述了现有的流道设计,剖析了流道的功能及其对电池性能的影响,并在此基础上讨论了流道设计的发展趋势.     

质子交换膜燃料电池金属双极板制造方法综述

作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键部件,双极板性能的好坏直接影响电池堆的输出功率和使用寿命,因此寻找性能优良且成本低廉的双极板新材料及其成形方法已成为燃料电池产业化技术研究中的重要课题。金属由于具有高电导率、高热导率、高强度、气密性好以及易加工成形等优点,已引起广大研究者的重视。介绍了几种金属双极板材料及其成形方法,并分析各自优缺点,指出了金属双极板的未来发展方向。     

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。     

燃料电池模压膨胀石墨/树脂复合双极板研究

综述了用于质子交换膜燃料电池的模压膨胀石墨/树脂复合双极板的树脂选型以及膨胀石墨:树脂的配比对双极板性能的影响,所选树脂除了要能保证双极板的较高机械强度和气密性外,还要有利于低成本化的模压生产,才能有效地促进燃料电池的发展,推动其商业化.为了弥补双极板加入树脂后带来的电导率下降的问题,还需加入碳纤维、碳纳米管等辅助导电填料.此外,模压工艺及参数的选择与确定对双极板的性能也有直接影响.     

一种浸渍燃料电池用石墨双极板的新方法

石墨板虽然具有良好的导电、导热以及耐腐蚀等性能,但在制造过程中不可避免地产生气孔,含有气孔的石墨板作为质子交换膜燃料电池双极板会使H2和O2互相渗透,降低电池性能。采用真空加压方法以硅酸钠浓溶液浸渍石墨双极板,然后加酸加热使之转变为SiO2,使石墨板气孔率由18.2%降低至3.3%以下,在0.3MPaH2压力下不透气。经硅酸钠溶液浸渍后的石墨板电阻没有增加,而用其做的石墨双极板使电池性能在同样电流密度下约增加40mV以上。浸渍工艺保证了燃料电池的性能。     

质子交换膜燃料电池双极板的材料与制备

双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一,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。目前主要集中在金属板和石墨板两种材料上,而这两种材料各有优缺点。综述了各种双极板制备方法及处理方法,提出复合双极板将是未来发展的方向。     

热塑性树脂基碳素复合材料双极板的研究

以热塑性树脂作为石墨的粘结剂,采用模压一次成型制备复合材料双极板。考察了成型温度、成型压力、树脂含量及不同导电骨料种类配比对双极板性能的影响。实验表明(:1)在较低的成型温度和成型压力下采用溶剂溶解法制备的双极板性能要优于直接混合法(;2)较好的制备工艺:树脂质量分数为10%～16%,天然与人造石墨比例接近1∶1,成型温度为130～160℃,成型压力为8～12MPa。     

模压成型工艺制备微晶石墨/树脂双极板

以微晶石墨为导电骨料,热固性树脂为粘结剂,通过模压成型工艺制备PEMFC用微晶石墨/树脂复合材料双极板.研究了骨科粒度分布、骨料配比、树脂种类和成型条件等对双极板性能的影响.以含量为18％～20％的双酚A乙烯基树脂(P104-02)为粘结剂,粒度为200～250目的石墨粉为导电骨料,在140 ～ 145℃、15 ～ 2...     

燃料电池不锈钢双极板表面改性研究进展

双极板是聚合物电解质膜燃料电池的关键零部件之一.不锈钢材料具有机械强度高、体相电导和热导优良,容易制成薄板并冲压加工成型的特点,满足燃料电池对高体积比功率双极板的诸多要求,但是其大规模应用还需要材料表面能在燃料电池操作条件下具有高耐腐蚀能力和低界面接触电阻.对材料进行表面改性是解决该问题的途径之一.总结了近年来不锈钢表面改性处理的研究进展,分析了氧化物基、金属基、碳/氮化物基、碳基和导电高分子基等涂层的改性效果,并对相应改性不锈钢双极板在燃料电池中的应用进行介绍.     

PEM燃料电池流场板

流场板是PEM燃料电池重要元件之一 ,它能够均匀分配电池放电所需的燃料与氧化剂 ,保证电流密度分布均匀 ;能使电池生成水在反应尾气吹扫和夹带下顺利排出。本文对流场板的各种结构与性能做一综述 ,主要涉及了多孔材料流场板、点状流场板、网状流场板及蛇型流场板等 ,其中对蛇型流场板做了较详细的介绍。这将为燃料电池的研究和设计提供参考