质子交换膜燃料电池用碳纤维纸的研制

介绍了质子交换膜燃料电池用碳纤维纸的纤维原料选择,碳纤维纸原纸的干、湿法抄造工艺以及树脂浸渍、热压及碳化等后处理工艺。     

燃料电池气体扩散层中碳纸材料研究进展

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种高效的无污染装置因而受到广泛关注。然而,PEMFC仍存在成本高、稳定性差等问题,制约了PEMFC的大规模商业应用。气体扩散层是PEMFC中的重要组成部分。针对PEMFC低成本、高性能先进材料的需求,本文综述了气体扩散层基材碳纸、微孔层的改性制备、气液传输和水管理、孔结构的模拟与设计等方面的研究进展,并指出了碳纸基气体扩散层未来的发展方向。     

质子交换膜燃料电池用碳纤维纸的研究进展

简述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的工作原理、PEMFC用碳纤维纸的制备工艺流程及该碳纤维纸的性能指标,重点介绍了碳纤维在抄纸过程中的分散性能、结合性能及国内外PEMFC用碳纤维纸的最新研究进展.     

利用COMSOL对气体扩散层及燃料电池进行仿真模拟的研究进展

本文综述了利用COMSOL软件进行质子交换膜燃料电池相关结构仿真模拟的研究进展,分析基材层（碳纸层）和整个气体扩散层特性（几何参数、孔隙率等）及操作条件（压力等）对电池性能的影响,并且回顾了利用COMSOL仿真模拟在燃料电池运行条件（温度、电压等）、水管理、电池流场结构设计及性能优劣评估等方面的研究,以期为气体扩散层的结构设计和电池的性能优化提供参考。     

增强纤维对用于燃料电池碳纸性能的影响研究

本研究分别采用亚麻纤维、黏胶纤维、ES纤维作为增强纤维与碳纤维复合制得碳纸前驱体(CPP),经树脂浸渍、热压(温度140℃,压力10 MPa)、热处理(氮气保护下,温度980℃)制备了可应用于燃料电池气体扩散层的高性能碳纸,研究了3种增强纤维及其用量对CPP强度以及对碳纸电阻率、孔隙率、拉伸强度的影响。结果表明,增强纤维显著提高了碳纸的拉伸强度,并使碳化后的树脂产生固定作用,降低了碳纸电阻率及孔隙率。亚麻纤维用量20%时,增强效果最优。相比未添加增强纤维碳纸,碳纸的拉伸强度由18. 5 MPa提升至20. 4 MPa,提高了10%;电阻率由36. 7 mΩ·cm降低至34. 2 mΩ·cm,降低了7%;孔隙率由63%下降至56. 4%,降低了10%。     

磺化聚醚砜纳米纤维复合质子交换膜的制备及其性能

为开发燃料电池用高性能全氟磺酸(Nafion)质子交换膜,采用静电纺丝技术制备不同磺化度的磺化聚醚砜(SPES)纳米纤维,将其作为添加剂引入Nafion基体中,制备SPES纳米纤维/Nafion复合质子交换膜。探讨纺丝液浓度、纺丝电压、接收距离对SPES纳米纤维纺丝过程及纤维形貌的影响。在最优纺丝工艺下,着重研究不同磺化度SPES纳米纤维对复合膜微观结构、吸水率、溶胀率、质子传导率及甲醇渗透率等性能的影响。结果表明:在SPES质量分数为30%,纺丝电压为30 kV,接收距离为20 cm条件下制得磺化度为64%的SPES纳米纤维,将其作为添加剂构筑得到复合Nafion质子交换膜,该膜具有平衡的质子传导(0.144 S/cm)与甲醇渗透性(7.58×10^-7 cm²/s),综合性能最佳,满足高性能甲醇燃料电池的应用需求。     

功能性高分子微球在质子交换膜中的应用性能研究进展

通过分析高分子微球的发展现状和质子交换膜燃料电池的应用现状与前景,探讨了功能性高分子微球的不同化学结构与物理化学性质,以及功能性高分子微球在质子交换膜中的应用性能,介绍了制作聚合物质交换复合膜的4种方法。     

两亲改性碳纤维制备质子交换膜燃料电池用碳纸的研究

为了提高短切碳纤维在水中的分散性及碳纤维与后期浸渍树脂的相容性,对碳纤维进行了两亲表面处理:首先通过氧化处理使其获得亲水性官能团—OH及—COOH,在此基础上进一步接枝亲油基团,以获得两亲碳纤维,并将其制备碳纸。结果表明,两亲处理的碳纤维表面—OH含量可达8. 2%。在碳纤维表面改性过程中,铬酸氧化在提高碳纤维表面亲水性官能团的同时会降低碳纸的抗张强度;而接枝亲油性官能团能提高碳纤维与树脂的黏结能力,部分弥补了表面处理所造成的负面影响;碳纤维与树脂黏结力的提高有利于碳纸导电性的提高,两亲改性碳纤维制备的碳纸与未处理碳纤维制备碳纸相比电阻率降低了31. 4%,达到10. 5 mΩ·cm。     

微孔膜果蔬气调保鲜研究进展

对微孔膜在果蔬保鲜中的应用进行了综述。分别介绍了微孔膜气调保鲜的机理、数学模拟仿真、微孔膜制备、微孔膜与其他包装材料保鲜效果对比,以及微孔膜与其他保鲜技术在果蔬保鲜中的协同作用的研究进展。讨论了微孔膜果蔬保鲜技术及应用中存在的问题,并探讨了其在今后的研究方向。      

质子交换膜燃料电池平行流场优化

质子交换膜燃料电池平行流场因其较小的压降和较多分支流道会使整个流场中的反应气体流动很不均匀,产生了较差的流动特性,也会使电池的电化学反应不够充分进而严重影响电池的输出功率,所以需要对平行流场的几何结构进行优化,从而得到较好的流动特性。文章采用一种基于动量和质量守恒的数值解析法对电池流场结构进行数值优化,并且优化结果用三维计算流体动力学进行模拟并证明优化是有效的,优化后的流场能够最终消除流场的流动不均匀性并得到流动均匀的流场,使得电池的整体性能得以提高。     

燃料电池用碳纸的制备及其石墨化研究

以聚丙烯腈（PAN）基碳纤维无纺布为骨架,通过酚醛树脂乙醇溶液浸渍、模压和碳化,再经不同温度石墨化处理,制备了燃料电池用碳纸。通过现代分析仪器表征碳纸原纸的微观形貌、平面方向电阻率、孔隙分布、拉伸强度等指标,探讨石墨化温度对碳纸原纸各项性能的影响。结果表明,在石墨化处理过程中,大块聚集且杂乱无章的树脂炭能够逐渐收缩到碳纤维表面及碳纤维与碳纤维的交结点上,获得较完美的石墨晶体结构。石墨化温度需大于2000℃,才能获得具有较好性能且满足应用要求的碳纸原纸。当石墨化温度为2000℃时,碳纸原纸的平面方向电阻率为19.0 mΩ·cm,拉伸强度达17.8 MPa,孔隙率达79.15%。     

浅谈碳纤维纸在燃料电池的应用及其制备工艺

介绍燃料电池的发展前景以及其气体扩散层专用碳纤维纸的特点,重点综述碳纤维纸的国内外研究现状及生产工艺,同时对碳纤维纸生产过程中遇到的问题及改进方法进行了阐述。     

提高质子交换膜燃料电池用碳纤维纸均匀性的研究

以聚丙烯腈基短切碳纤维为原料,通过湿法成形工艺制备碳纤维纸（简称碳纸）原纸,利用现代分析仪器表征不同处理条件下碳纤维的表面形貌、化学结构及元素价态,观察不同处理条件下碳纤维的分散性及其制备的碳纸原纸的均匀性,研究了高温空气氧化处理的最佳工艺条件。结果表明,经过高温空气氧化处理后,碳纤维表面的氧元素和含氧官能团的含量均显著提高,碳纤维在水中的分散性明显改善,碳纸原纸的均匀性明显提高,电阻率的离散系数从0.22下降到0.05。因此,最佳高温空气氧化改性碳纤维的条件是氧化温度500 ℃、氧化时间2 h。     

浸渍树脂中添加纳米碳纤维对碳纸性能的影响

在质子交换膜燃料电池用碳纸制备工艺的浸渍工序用树脂中加入纳米碳纤维,研究它对碳纸强度、透气性及电性能的影响。结果表明,添加纳米碳纤维后,碳纸抗张强度和导电性能提高,而透气度减小;纳米碳纤维的用量以1.5%为最佳。     

偶联剂处理碳纤维对燃料电池用碳纤维纸性能的影响

本文对偶联剂处理碳纤维前后纤维表面基团的变化进行了分析,并就偶联剂处理碳纤维对碳纤维纸性能的影响进行了研究,结果表明:处理后,碳纤维表面的羟基和含氧基团的数量增多,在偶联剂用量为2%时,碳纤维纸的性能较优,此条件下的碳纤维纸透气性、强度性能优于未经处理的碳纤维纸,但导电性能有所下降。     

碳纤维表面特性对燃料电池用碳纤维纸性能的影响

本文使用SEM、BET和XPS对TC-33碳纤维、TC-28碳纤维、T300碳纤维表面特性进行了分析,并就纤维表面特性对燃料电池用碳纤维纸性能的影响进行了研究.表面形态分析表明,T300纤维表面沟槽深,比表面积大于TC-33和TC-28碳纤维;XPS分析表明,T300和TC-33纤维含氧基团数量多于TC-28纤维;碳纤维纸性能测试结果表明,T300和TC-33碳纤维纸的透气性能和导电性能较接近,力学性能方面T300碳纤维纸明显高于TC-33和TC-28碳纤维纸.