质子交换膜燃料电池模型研究进展Ⅰ.膜的模型、电极的模型和经验模型

数学模型是分析和优化燃料电池性能的有效工具,质子交换膜燃料电池的模型研究是其技术发展和创新中必不可少的重要工作。对质子交换膜燃料电池模型的研究情况进行了综述,分别介绍和分析了描述质子交换膜的模型,描述电池电极的模型和描述电池性能的经验模型,最后提出了在上述模型研究中须要解决的一些问题。     

燃料电池用质子交换膜研究进展

简要介绍了用于质子交换膜燃料电池的质子交换膜的工作原理和性能特点 ;对现有质子交换膜的结构和性能进行了分析和比较 ;阐明了针对作为质子交换膜燃料电池重要组成部分的质子交换膜进行深入研究和开发 ,将推进质子交换膜燃料电池技术的商业化进程。     

常压空气质子交换膜燃料电池

常压空气质子交换膜燃料电池,采用阴极与阳极均为平行沟槽流场的石墨双极板。MEA采用DuPond公司制造的Nafion112质子交换膜、碳纸采用SGL碳纸,碳载铂为自制催化剂。电池堆的工作条件为室温,氢气压力为0.01～0.02MPa,以空气为氧化剂。电池堆输出功率为200W,峰值功率400W。     

质子交换膜燃料电池热管理研究

论述了质子交换膜燃料电池热管理的重要性以及对电池性能的影响,指出了质子交换膜燃料电池热管理的设计要求,分析比较了目前燃料电池几种常用的冷却方式,介绍了燃料电池涉及电池温度的CFD模型以及温度控制仿真模型。     

质子交换膜燃料电池热管理研究

论述了质子交换膜燃料电池的热管理对电池性能的影响及其重要性,指出了质子交换膜燃料电池热管理的设计要求,分析比较了目前燃料电池几种常用的冷却方式,介绍了燃料电池考虑温度的CFD模型及温度仿真控制模型.     

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。     

质子交换膜燃料电池模型研究现状

对近十几年质子交换膜燃料电池在扩散层、催化层和膜的一维方向上、沿流道和MEA的厚度的二维方向上以及电池内整个三维方向的主要模型工作进行了简要介绍.指出模型工作可能的发展方向是:从微观角度更趋近真实地描述电池内部过程,以及发展用于复杂流场甚至电堆的全三维模型.     

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。     

质子交换膜燃料电池关键技术标准专项研究取得阶段性成果

质子交换膜燃料电池是国内外大力研究发展的新型功力源，我国在开展科技攻关的同时，安排了相关关键技术标准的研究制定，旨在体现标准早期介入科技成果产业化，与国际接轨的理念。本文介绍了技术标准研究已取得的阶段性成果；提出了针对正在发展的技术的标准体系及标准制定的原则；强调了对于正在快速发展的技术研发中，标准研究工作要处理好与国家科技攻关成果转化的关系，与国际标准动态接轨的关系以及如何将具有自主知识产品专利技术纳入标准的关系。     

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

燃料电池是利用电化学反应原理,以氢或富氢物质为燃料,高效率、无污染排放的发电装置。由于对环境保护的要求越来越多,加之地球所储化石能源的日渐枯竭,人类迫切需要寻求资源丰富、洁净、高效的新的能源。经过长期坚苦卓绝的努力,人们终于找到了氢能,而燃料电池,则是使用氢能最佳的工具。随着科学技术的不断进步,燃料电池呼之欲出,商业化运用近在咫尺。 受编者之邀,以此文向《电器工业》杂志的读者朋友介绍一下我所认识的燃料电池。     

质子交换膜燃料电池气体扩散层研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)可以提供较高的功率/能量密度,是未来空间探索最有前途的动力设备之一,其性能主要取决于内部反应物的传输和水管理。气体扩散层(GDL)作为燃料电池中的重要组成部件,与燃料电池的质量、水、热和电的多相传输紧密相关,是反应物和液态水的主要传输场所。因此,要提高燃料电池性能,合理的气体扩散层的设计至关重要。从提升空间燃料电池的使用寿命、稳定性及电化学性能的角度出发,综述了气体扩散层的物理化学特性,并介绍了多种改性方法,包括疏水性、结构和新型一体式GDL以及其对燃料电池性能的影响,为未来空间燃料电池高性能GDL设计提供了参考。     

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。     

便携式质子交换膜燃料电池系统集成研究

设计、开发并研制出了小型便携式质子交换膜燃料电池(PEMFC)电源系统,该系统采用常压空气为氧化剂,可逆金属氢化物储氢器来存储、供应氢气,并采用单片机作为核心控制单元的高效、可靠的电池管理系统来实现各子单元的协调控制。对研制出的200W便携式质子交换膜燃料电池系统演示样机进行了一系列性能测试,包括氢气压力、尾气排放、风扇高度、氢气增湿以及系统热管理对便携式PEMFC系统性能的影响,发现了影响便携式PEMFC系统性能的关键问题,并提出了解决方案。     

质子交换膜燃料电池的开发和应用

简述了质子交换膜燃料电池的发展历史、工作原理、商业应用进展和与其它燃料电池性能的对比。质子交换膜燃料电池是最具商业前景的电动车电源,目前急需解决成本高和车载燃料和贮氢等技术问题。近10年内,该电池有望取得实质性进展。     

电动车用质子交换膜燃料电池堆

组装了质子交换膜燃料电池堆。该电池堆的主体材料为石墨 ,由 1 3片单电池构成 ,其中每片单电池膜电极的有效面积为 2 0cm2 。以Pt/C为催化剂 ,膜电极中Pt用量为 0 .35mg·cm- 2 。以碳布为气体分散介质。电池堆的开路电压为1 2 .7V ,最大电流为 2 0A ,运行时的平均功率为 50W。迄今为止 ,该电池堆已平稳运行半年以上。用其驱动一台小型电动模型车 ,结果令人满意。该车平稳行驶时可承载重物 1 0 0kg     

质子交换膜燃料电池可视化设计及其优化

基于常规PEMFC单电池的结构,采用实心聚碳酸酯端板和石墨镂空板的组合结构作为阴极的可视化流场,由于在可视化拍摄过程中实心聚碳酸酯端板内表面会发生雾化现象,影响可视化效果,为此,将实心聚碳酸酯端板设计为中空聚碳酸端板,通过在中空溶液腔内通入加热的乙二醇水溶液可以消除雾化现象的产生。然而,由于乙二醇水溶液在长时间运行过程中会释放出气泡,气泡聚集在中空溶液腔内,这也影响了可视化的效果,因此,进一步采用纯丙三醇液体作为循环液,在此基础上可视化拍摄效果清晰,电池性能保持不变。     

质子交换膜燃料电池故障诊断

近些年来,对质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统的研究有了很大的进展.但仍有许多问题尚未解决,特别是故障诊断和系统稳定性问题.针对PEMFC的两种典型故障--电极水淹和质子交换膜脱水进行研究.提出一种适于在线故障诊断的模糊模型,并用蚊群算法对模型参数进行优化.最终通过对模型输出的大小和变化率设定两个阈值,得出了判别两种故障的方法.     

质子交换膜燃料电池的水热管理

对质子交换膜(PEM)燃料电池数学模型分别以一维、两维和三维的形式讨论,得出数学模型应向三维、非等温、两相流动的方向发展,逐步发展电堆模型;将现有的加湿方法分为外部加湿法、内部加湿法、自加湿法、直接加湿膜法和其他加湿法5类,论述了各种加湿方法的原理,并对其优缺点加以评述;介绍了质子交换膜燃料电池冷却系统的一般结构和原理。     

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。