气体扩散层对质子交换膜燃料电池膜电极耐久性影响的定量分析

目前质子交换膜燃料电池(PEMFC)耐久性相关的材料研究主要集中在膜以及催化层上,对气体扩散层(GDL)衰减的研究较少,而且都集中在离线加速实验上,而离线加速实验结果难以与实际操作条件下的GDL衰减联系起来;并不能由此得出实际耐久性测试后GDL衰减对电池性能的影响程度。作者给出了定量分析GDL影响电池性能的实验方法。成功定量分析了GDL对MEA的耐久性影响:在800 mA/cm~2下,由GDL老化引起的MEA性能衰减率为13.22μV/h,在线耐久性测试的MEA性能衰减率为98.98μV/h,GDL衰减对性能的影响占整个MEA衰减的13.36%。     

质子交换膜燃料电池气体扩散层的耐久性研究

对质子交换膜燃料电池(PEMFC)用气体扩散层(Gas Diffusion Layer,GDL)的耐久性问题进行了评述,分析了扩散层老化的原因,并对GDL耐久性的实验研究方法及表征手段进行了总结,最后对GDL的耐久性研究进行了展望.     

膜扩散最优方程的提出和验证

为方便地判断液膜扩散机理,利用数学的Maclanrin展开式和Lagerange余项,从Boyd方程推导出在一定条件下,膜扩散的最优方程F=kt.利用该方程进行实验验证,结果证实:离子交换速率的大小与树脂直径的大小成反比,这与利用Boyd膜扩散的基本方程判断离子交换动力学的实验结果一致.用该方程判断液膜扩散机理更加简便、快速.     

质子交换膜中水含量的研究

质子交换膜的良好性能在很大程度上取决于膜中的水含量及水在膜中的分布情况,而影响膜中水含量及分布的影响因素主要有压力、温度、电流等.在模型基础上讨论了压力对膜中水含量及分布的影响,并通过巧妙的实验设计,直接测量出膜内的水含量及分布情况,得到了在压力作用下膜中的水含量及分布规律.实验发现膜两侧压力差小于1 MPa的情况下,压力对膜中水含量影响不大,且水在膜中的分布基本均匀,与模型分析所得的水分布规律不完全相符.     

质子交换膜燃料电池气体扩散层的力学改进模型

针对质子交换膜燃料电池膜电极结构力学特性复杂,导致工程中的仿真分析结果难以与真实情况吻合的问题,对膜电极结构中气体扩散层的复杂力学行为进行描述,进而改进燃料电池力学仿真的准确性。首先,提出了气体扩散层微观结构的改进模型,并通过实验的方法确定了模型参数。然后,利用UMAT用户子程序在Abaqus中进行有限元仿真验证。实验与仿真结果表明,本文力学改进模型能够较好地模拟气体扩散层的非线性力学行为,可以提高燃料电池工程仿真的准确度,可应用于燃料电池装配及机械寿命预测的工程分析中。     

考虑稳定性的乳化液膜扩散传质模型及求解

本文针对乳化液膜体系扩散传质模型的建立过程中所存在的问题，深入分析了影响学府膜性的溶胀，膜破裂等现象对传质过程所造成的影响，建立了综合反映渗透溶胀、膜破裂影响的扩散传质模型。这种数学模型与实际萃取情况更为相符，采用了有限差分法对于该复杂模型进行求解。传质模型中考虑了乳状液滴外相边界层、表面活性剂层对传质过程的阻力影响，计算结果与实验结果更为吻合，从而证明了所建模型的合理性。     

锌溴电池电解液及电极材料研究进展

锌溴电池因其低成本、长寿命的特点而适用于分布式储能及户用储能领域。本文对锌溴电池的电池结构、电解液和电极材料等方面的研究内容进行了较全面的综述。重点分析了不同电池结构的优劣,详细比较了不同电解液添加剂以及不同电极材料在改善电解液电导率、抑制锌枝晶生成、减少自放电和电池充放电性能方面的差异。通过对锌溴电池的循环稳定性以及充放电效率的对比,探讨了不同电解液添加剂及电极材料在锌溴电池中规模化应用的可行性。采用静态无膜锌溴电池是克服传统锌溴液流电池体积庞大、成本高的有效手段,但现有技术仍无法完全避免其自放电过程和锌枝晶的形成,因此优化设计合理的电池结构和开发性能优异的电解液添加剂是未来静态无膜锌溴电池的主要研究方向。     

Boyd方程与液膜扩散机理的关系

在稀溶液的条件下，通过对一定粒径的阳离子交换树脂交换量的测定得出：以１／Ｆｌｎ（１－Ｆ）对ｔ／Ｆ作图为一直线，证明了树脂的交换过程从液膜控制机理。     

水和甲醇在磺化聚醚砜膜中的吸附扩散研究

应用时间分辨的衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术,分别跟踪水与甲醇在磺化聚醚砜(SPES)质子交换膜中的吸附扩散行为,研究水、甲醇与SPES的相互作用及变化.结果表明,水和甲醇在扩散过程中与磺化聚醚砜膜形成3种不同状态的羟基,一种与磺酸基团-SO3H形成氢键,另两种是水分子之间形成的较弱氢键、较强氢键形式.与水浸泡的SPES膜相比,气相扩散过程中水分子之间更多地形成了较弱氢键,-OH伸缩振动吸收峰红移65 cm-1,同时-OH弯曲振动吸收峰蓝移.甲醇在SPES膜扩散中,表现出类似性质,但-OH伸缩振动吸收峰红移较弱,约为12cm-1.这种具有较弱氢键的水分子更容易与质子形成水合质子,有助于质子在SPES膜中的跃迁与传递.     

质子交换膜燃料电池气体扩散层涂料制备研究

气体扩散层是燃料电池的重要部件之一,为电极反应提供电子、水和气体的三相通道,扩散层涂料的制备直接影响了扩散层的性能.论述了在涂料制备中的几个重要影响因素,为扩散层性能的改进提供了可行的方法.     

质子交换膜燃料电池的氧化剂实验性能

分析采用不同氧化剂和改变气体压力对质子交换膜燃料电池性能的影响，用测定电压／电流密度曲线的方法研究了质子交换膜燃料电池的性能特点以及电池温度对电池性能的影响，并对氢-氧和氢-空气燃料电池做了性能对比，实验结果是氧气作氧化剂比空气作氧化剂性能好得多，而且随着温度的增加性能有所改善．压力实验结果是随着气体压力的增大电池性能增强，输出功率增大．     

考虑稳定性的乳化液膜扩散传质模型及求解

本文针对乳化液膜体系扩散传质模型的建立过程中所存在的问题，深入分析了影响液膜稳定性的溶胀、膜破裂等现象对传质过程所造成的影响。建立了综合反映渗透溶胀、膜破裂影响的扩散件质模型、这种数学模型与实际革取情况更为相符。采用了有限差分法对于该复杂模型进行求解。传质摸型中考虑了乳状液滴外相边界层、表面活性剂层对传质过程的阻力影响。计算结果与实验结果更为吻合，从而证明了所建模型的合理性。     

84#膜在自动激活一次锌银电池中的应用研究

本文主要研究了84#膜作为自动激活一次锌银电池的电池主隔膜,对电池性能的影响.通过比对84#膜与89#膜的外观、厚度、外形尺寸、抗拉强度、醋酸结合量、铁含量、面积电阻和膨胀率等基本性能,以及对比两种不同型号隔膜制备单体在常温激活1min、常温激活4h以及高温激活1min三种状态下以同样负载曲线放电的电压、余容量等,经过对结果综合分析,完成了84#膜在自动激活一次锌银电池中的应用研究,为自动激活一次锌银电池的隔膜选择提供了技术贮备.     

真空扩散焊接（VDW）法制作扩散偶在研究原子扩散中的应用

利用扩散偶来研究碳、氮原子和氧原子在钢中的扩散是一种很有用的方法。本文作者利用真空扩散焊接工艺来制作扩散偶，并为此设计制作了一台小型真空扩散焊接设备。已使用这种方法制作的扩散偶研究了碳、氮原子在不同成分钢中的扩散规律，并测出了这些原子的扩散系数。     

质子交换膜燃料电池堆建模与参数分析

质子交换膜燃料电池性能衰退与寿命预测研究需要依靠多物理仿真模型。为了满足燃料电池堆对仿真工具的要求,单电池模型被串联起来建立了一个燃料电池堆二维模型。在每个单电池内,考虑了各个组件的气体成分,带电离子和水分子的耦合传输特性。以10个单电池组成的电堆为例,将电池堆性能的影响因素归结为内部性能参数和操作运行过程中的控制参数。得到了燃料电池堆的气体浓度分布、阴阳极湿度分布、局部电流密度分布和整体温度分布等。最后对电池内部性能参数和操作参数进行分析,发现提高催化层活性比表面积可改善活化损失;提高质子交换膜电导率可改善欧姆损失;提高扩散层孔隙率可改善浓差损失。为PEMFC性能优化设计和操作条件的选择打下基础。     

商业尺寸质子交换膜燃料电池性能实验研究

实验测试了不同电池操作温度和反应气加湿温度下,反应面积为256 cm2商用质子交换膜燃料电池的性能,通过对极化曲线的测量,重点分析了操作温度与加湿温度对不同厚度质子膜含水量及电池阴极水泛滥的影响.结果表明,质子膜含水量及阴极液态水移除主要取决于加湿温度和操作温度的最佳匹配.当操作温度低于加湿温度时,电池性能随操作温度升...     

基于COMSOL的质子交换膜燃料电池梯度扩散层的数值模拟

为了研究质子交换膜燃料电池的扩散层结构对燃料电池导电、排水、导气等性能的影响,利用COMSOL Multiphysics软件对质子交换膜燃料电池进行仿真模拟分析,主要针对扩散层孔隙率沿厚度方向梯度变化的规律及燃料电池阴极侧传质过程和电池性能进行了模拟分析。结果表明：采用梯度结构的扩散层可以减小阴极水淹现象的发生,孔隙率梯度分布的扩散层电池性能优于孔隙率均匀分布的扩散层的电池性能;在平均孔隙率相同时,孔隙率梯度结构变化越大,阴极侧排水能力越强,液态水残留量越少。     

Zn在GaAs中扩散的研究

本文对在GaAs中进行Zn扩散的工艺作了研究和分析,给出了扩散深度和时间、温度的关系曲线,对改善GaAs器件的性能有一定参考价值。