PEMFC空气膜增湿系统的性能

建立了质子交换膜燃料电池(PEMFC)和膜增湿器一维性能分析模型,模拟了空气流量、压力和温度等条件对PEM FC及膜增湿器性能的影响,模拟结果与实验数据吻合良好.根据模型对PEMFC膜增湿系统的非稳态性能进行了预测.空气进气温度的动态响应特性对膜内水含量梯度的影响显著,对膜内水的扩散系数几乎无影响.     

PEMFC膜电极材料退化的研究进展

对质子交换膜燃料电池膜电极材料的退化行为、降解机理和影响因素进行了综述,认为膜的退化主要原因是:高分子的分解导致膜的电导率下降和膜出现小孔对反应原料渗透.催化层的退化,是由C载体的腐蚀和Pt的电迁移所致.     

PEMFC膜电极组件关键材料的回收

对质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极组件(MEA)的结构及关键材料做了介绍,综述了MEA关键材料的回收方法。认为超临界流体法较好;醇分离法和浸渍分离法如能作进一步改进,也值得考虑。     

造孔剂对PEMFC膜电极性能的影响

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极的催化层中加入造孔剂以减小气体反应物的扩散传质阻力。提出了两种新型造孔剂,分别为低分解温度的NH_4HCO_3和高溶解度的(NH_4)_2SO_4。实验结果表明,加入适量的造孔剂NH_4HCO_3,可使膜电极在H2-空气条件下的输出功率获得显著提高;加入适量的造孔剂(NH_4)_2SO_4,可使膜电极大电流工作时的性能得到明显改善。环境扫描电镜(ESEM)的测试结果表明,造孔剂的加入使膜电极催化层的孔结构得到优化,更有利于传质过程的顺利进行和提高催化剂Pt的利用率。     

PEMFC的自增湿膜电极结构和性能研究

设计并制作了一种新结构的质子交换膜燃料电池(PEMFC)自增湿膜电极。其特点是在催化层和扩散层之间建立水管理层(WML),WML由不同质量比的炭黑和聚四氟乙烯(PTFE)组成双层结构。为了减小气体反应物的扩散传质阻力,在WML的制作过程中加入了具有高分解温度和高溶解度的(NH4)2SO4造孔剂。用单体PEMFC的电流密度-电压曲线评价了膜电极在外增湿和自增湿方式下的极化特性;用环境扫描电子显微镜(ESEM)表征了膜电极的表面形貌和孔结构。实验结果表明,所制备的膜电极具有良好的水管理能力,在较宽的电流区域内具有良好的电化学性能。     

PEMFC膜电极结构优化的中国发明专利技术进展

检索了质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极在中国的发明专利文献,综述了膜电极结构优化包括非对称设计、附加功能层、催化剂涂层膜和有序化等方面的专利技术进展,并对发展前景进行了展望。     

Ink的状态对微型PEMFC氧电极Pt利用率的影响

电化学极化实验表明,Ink(催化剂与溶剂在超声条件下形成的墨水状浆料)为胶体时,对应的微型质子交换膜燃料电池(PEMFC)氧电极极化性能相对于Ink为溶液时有明显提高。通过激光粒度实验和扫描电镜实验证实了Ink不同状态时对应的氧电极催化层空间状态和厚度存在较大差异。Ink为胶体时催化层Pt簇团聚粒子间隙较大,催化层厚度较低,有利于氧电极的反应传质过程,这是氧电极性能提高的根本原因。循环伏安实验结果发现,Ink为胶体时对应的氧电极Pt的利用率从25.2%提高到31.6%。     

用EIS研究PEMFC膜电极的活化机理

为使质子交换膜燃料电池的膜电极达到和发挥其最佳性能,对其进行活化是一种有效方法,变流强制活化对提高膜电极的电化学性能比较理想。用电化学阻抗谱(EIS)对膜电极活化过程机理的研究表明,氧电极在活化过程中电化学反应电阻大大降低,氢电极和氧电极的双电层电容均显著增大,活化过程大大增加了膜电极的电极有效面积,有利于膜电极性能的提高。     

PEMFC膜电极三合一组件的制备方法

对质子交换膜燃料电池的核心部件———膜电极三合一 (MEA )进行了评述。分析结果表明 :目前质子交换膜燃料电池的催化剂利用率最多 30 %左右 ,膜电极三合一组件的结构并未达到最佳设计。需要研制新的电极组份 ,优化膜电极的结构设计 ,开发适于大规模生产的制备技术。     

CCM技术制备PEMFC膜电极组件

分两个发展方向介绍了运用Catalyst Coated Membrane(CCM)技术制备质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部件--膜电极组件(MEA)的发展历史和现状,并对CCM制备技术的新发展进行了概括,认为研究更简便、更合理的CCM制作技术和实现MEA制作的机械化与自动化将是未来的发展趋势.     

质子交换膜燃料电池膜电极铂担载量分析测定

膜电极组件(Membrane electrode assembly,MEA)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部分,其催化层的铂含量与电池的性能和成本密切相关.通过直接处理MEA的方法得到测试样品,然后用三种方法(石墨炉原子吸收光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱和极谱分析法)分别测定其铂含量.通过对比三种方法的测试结果和理论计算值,建立了一种准确、方便的膜电极处理和铂担载量测试方法来分析、评价PEMFC的关键材料--MEA.     

国产材料燃料电池膜电极的性能研究

为降低燃料电池成本,促进国产燃料电池关键材料的广泛应用,利用国产石墨碳纸、国产全氟磺酸质子交换膜、国产Pt/C催化剂等燃料电池关键材料,采用基于固体电解质支撑催化层的工艺制备了膜电极多层组件.并组装了常压氢-空质子交换膜燃料电池,并对电性能进行了测试分析.通过对国产材料膜电极催化剂层载量、平整层载量以及制备工艺的优化,制备出了性能稳定的高性能国产材料膜电极.实验结果表明,在常压、操作温度为60℃、加湿温度50℃的条件下,国产材料H2-Air燃料电池的最高比功率可达到0.55 W/cm2.实验表明.国产材料膜电极活性面积从5cm2增大到25 cm2.电池在0.5 V至开路区间的电性能几乎没有衰减,为大面积电堆的应用打下了坚实的基础.     

直接甲醇燃料电池膜电极的活化工艺

通过稳态电流-电压极化曲线法,研究了活化介质、活化时间和活化放电电流等活化工艺对直接甲醇燃料电池(DMFC)膜电极电化学性能的影响.研究结果表明,上述三个活化工艺对电池性能存在着明显的影响:在实验条件下,活化介质甲醇溶液优于去离子水;小电流活化优于大电流活化;活化的最佳时间为9 h.在上述活化工艺条件和35℃的低温运行状态下,当DMFC膜电极的输出电压为0.247 V时,其输出电流密度和峰值比功率分别可以达到160mA/cm2、39.5 mW/cm2.     

自呼吸式微型PEMFC性能的研究

研制了自呼吸式微型质子交换膜燃料电池,阴极端板采用无流场结构,以自呼吸方式供氧.放置的方向和氢气流量对电池性能的影响不大,而Nafion膜厚度的影响较大.采用Nafion 1135薄膜时,电池的性能最佳,峰值功率密度达到115 mW/cm2.电池在无水热管理系统、室温常压下运行341 h,性能稳定,电压波动范围为0.02 V.     

直接甲醇燃料电池膜电极组件的阳极整平层

通过考察有阳极整平层(sub-layer)的膜电极组件(MEA)的极化曲线、SEM图和内阻等,研究了阳极整平层对直接甲醇燃料电池(DMFC)性能的影响.在表面喷涂Nafion树脂,对整平层进行修饰,发现喷涂Nafion后的整平层与催化层的结合更紧密,提高了电池性能.在静止式DMFC中,以2 mol/L静止甲醇溶液为燃料,有经过修饰的整平层(1.0 mg/cm2)的MEA在常温下的功率密度达到15.3 mW/cm2,放置1 d后仅有1%的衰减.     

质子交换膜燃料电池催化层设计与优化

催化层作为质子交换膜燃料电池进行电化学反应的重要场所,是膜电极的核心组成部分。叙述了催化层的组成及结构,并评述了近年来人们在催化层设计及优化方面取得的最新研究进展。     

PEM燃料电池膜电极制备方法研究进展

膜电极组件(MEA)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部件,不仅对PEMFC的性能有很大的影响,而且对降低其生产成本、加快其商业化进程具有很重要的现实意义。在简述MEA结构的基础上,根据MEA制备过程中催化剂负载方式的不同,详细介绍了目前已有的MEA制备方法;并且对MEA制备方法的发展趋势进行了展望,认为化学沉积法、电化学沉积法、物理溅射沉积法应该是目前发展的重点,同时开发适合大规模生产的制备技术非常重要。