质子交换膜燃料电池的研究与开发

质了交换膜燃料电池属高效、低污染的供电电源、作为供电站和汽车运输的动力源看,其前景看好。本语文介绍燃料电池的工作原理、性能以及在降低三个主要组件成本等方面的研究进展 。     

化学镀铂法制备质子交换膜燃料电池膜电极

用化学镀铂法制备质子交换膜燃料电池膜电极,提出了膜电极的微观结构模型及膜电极的化学铂机理。通过考察镀铂工艺对膜电极性能的影响,确定了化学镀铂法制备肛电极的最佳工艺条件：在Ｎａｆｉｏｎ１１７膜的两无镀上一层铂,压上碳黑或碳载铂,然后用低浓度的与氯铂酸等浓度的肼溶液化学镀铂     

质子交换膜燃料电池启动策略

为了缩短质子交换膜燃料电池启动过程中氢气/空气界面存在的时间并限制电堆启动电压,通过实验研究直接启动、启动前氢气吹扫时间以及启动辅助负载对质子交换膜燃料电池性能影响的差异性,在此基础上提出一种电堆启动时氢气吹扫阳极和启动辅助负载相结合的燃料系统启动控制策略.实验验证了该启动控制策略不仅能限制燃料电池启动时的高电压以及缩短燃料电池启动过程中电堆阳极侧氢气/空气界面的存在时间,还有利于提高单电池的电压均衡性,是一种有效的质子交换膜燃料电池启动控制策略.     

质子交换膜燃料电池仿真电路的设计

分析了质子交换膜燃料电池的输出特性,得到了质子交换膜燃料电池的输出特性方程.基于电力电子技术、自动控制理论设计仿真电路,使得电路的输出特性与质子交换膜燃料电池的输出特性相同,并对系统中各个子电路进行详细分析.所设计燃料电池堆的仿真电路能很好地反映其输出特性,为燃料电池的优化与控制提供帮助.     

质子交换膜水电解技术研究现状

质子交换膜(PEM)水电解技术是一种清洁环保的制氢技术,具有效率高、氢气纯度高、无污染等特点.介绍了质子交换膜水电解原理、水电解池溶液的组成、质子交换膜和阴阳极催化剂的研究状况.认为阻碍质子交换膜(PEM)水电解技术商业化的主要问题在于关键材料成本过高,因此,开发低成本的质子交换膜和阴阳极催化剂是今后质子交换膜(PEM)水电解技术研究的主要方向.     

质子交换膜燃料电池电极催化材料发展概况

质子交换膜燃料电池 (PEMFC)具有低温快速启动、比能量高、无噪音、无污染等诸多优点 ,在潜艇、航天、洁净电站、移动电源及电动汽车等各个领域具有广阔的应用前景 ,引起人们巨大关注。对PEMFC电极催化材料的发展现状作了简要概述 ,并指出为达到商业化目的 ,PEMFC关键材料、关键技术尚需作出较大突破。对于电极催化材料 ,应努力提高铂金属利用率 ,降低铂担载量 ,降低制造成本 ;应努力增强催化剂抗中毒能力 ,以达到实用化要求     

质子交换膜燃料电池双极板的研究进展

双极板作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心元件,其工作特性对PEMFC的输出功率和服役时长有很大影响。双极板所用材料主要为石墨、复合材料和金属。对比3种材料,金属双极板因材料强度高、易导电导热、易加工成形、造价低廉等优点,成为当前燃料电池双极板设计研究应用的一大主流。然而,金属双极板在酸性工作环境中极易被腐蚀,腐蚀产物氧化膜导致双极板表面的接触电阻系数大幅地增加,严重限制了燃料电池功率的输出和寿命的长短。表面涂层改性是解决金属双极板应用所面临问题的有效途径之一,涂层种类有贵金属、金属化合物和碳基涂层等。阐述了不同类型双极板的特性,总结了金属双极板表面改性涂层的种类及研究状况,并预测了金属表面处理的发展趋势。     

环境条件对质子交换膜燃料电池性能的影响

研究了不同环境温度、湿度条件下小功率质子交换膜燃料电池(PEMFC)堆的性能。结果表明:环境温度、湿度对PEMFC堆的性能有很大影响,随着相对湿度的增加,PEMFC堆的最大输出功率显著提高;当相对湿度小于30%或者当环境温度降至10℃以下时,PEMPC堆的性能严重下降。

     

质子交换膜燃料电池流场设计最佳化的反问题求解方法

为寻求最佳的流道高度参数,利用由简化共轭梯度法(反向求解器)和完整的三维、两相、非等温燃料电池数学模型(正向求解器)构成的质子交换膜燃料电池多参数最佳化反问题求解方法,将流道各弯头处高度作为搜寻变量(最佳化对象),以电池输出功率密度的倒数作为目标函数,通过搜寻目标函数最小值,得到了流道各弯头处最佳高度(最优化设计参数值).结果表明,最佳的蛇型流场除出口流道为高度渐扩型外,其余流道均为高度渐缩型,其性能比传统蛇型流场提高了约11.9%.渐缩型的流道强化了肋下对流,可有效移除肋条下方多孔扩散层中的液态水,提高反应气向多孔电极的传递速率,因而改善了电池性能.渐扩型的出口流道可防止过强的肋下对流导致燃料\     

质子交换膜燃料电池双极板用不锈钢的聚苯胺涂层改性

将苯胺单体滴加到硫酸溶液中配制成电解液,采用恒电流法在304不锈钢板表面沉积聚苯胺涂层,通过动电位极化和恒电位极化分析不锈钢板的防腐性能,利用自制的导电性能测试设备分析涂层与不锈钢板的界面接触电阻,探讨聚苯胺涂层用于质子交换膜燃料电池双极板改性的可能性。结果表明,在优化工艺条件下制备的聚苯胺涂层的腐蚀电位和腐蚀电流密度分别为369 mV和0.479μA/cm2,与裸钢相比,腐蚀电位升高536 mV,腐蚀电流密度降低4个数量级。模拟质子交换膜燃料电池的实际工作环境进行恒电位极化曲线测试,分析测试后的溶液离子含量。结果表明,涂层改性不锈钢板的腐蚀电流密度比裸钢低2个数量级,具有很好的耐久性;阳极环境比阴极环境具有更强的腐蚀性。恒电位极化测试前,压力为1.4 MPa时,裸钢和涂层试样的界面接触电阻分别为97和145 mΩ·cm2,腐蚀后涂层试样的界面接触电阻比裸钢的低更多。用聚苯胺改性的不锈钢的防腐和导电性能在一定程度上都能达到目标值,在质子交换膜燃料电池双极板中具有很大的应用潜力。     

Graphite-polypyrrole coated 316L stainless steel as bipolar plates for proton exchange membrane fuel cells

316L stainless steel (SS 316L)is quite attractive as bipolar plates in proton exchange membrane fuel cells (PEMFC).In this study,graphite-polypyrrole was coated on SS 316L by the method of cyclic voltammetry.The surface morphology and chemical composition of the graphite-polypyrrole composite coating were investigated by scanning electron microscopy (SEM)and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).A simulated working environment of PEMFC was applied for testing the corrosion properties of graphite-polypyrrole coated SS 316L.The current densities in the simulated PEMFC anode and cathode conditions are around 3×10-9 and 9×10-5 A.cm-2,respectively.In addition,the interfacial contact resistance (ICR)was also investigated.The ICR value of graphite-polypyrrole coated SS 316L is much lower than that of bare SS 316L.Therefore,graphite-polypyrrole coated SS 316L indicates a great potential for the application in PEMFC.     

Ni/Y_2O3-Al2O3 catalysts for hydrogen production from steam reforming of ethanol at low temperature

Y2O3-Al2O3 with different mole ratios of Y:Al were prepared by co-precipitation method. Catalysts Ni/Y2O3, Ni/Al2O3 and Ni/ Y2O3-Al2O3 were prepared by impregnation method. The result of BET showed that Al2O3 with relative high surface area was in favor of Ni distribution, whilst the TPR test demonstrated that composite support had appropriate synergistic effect between active constituent and sup-port, and NiO could be reduced more easily than loaded on the single support. H2-TPD test indicated that the catalyst NYA11 had lots of ac-tivity sites where H could be desorbed easily, which led to hydrogen-rich production over the catalyst. Composite support catalysts exhibited high activity for ethanol steam reforming (SRE), and the supported catalyst with composite of 1:1 mole ratio of Y:Al exhibited the optimum catalytic properties for SRE. Ethanol could be completely converted over catalyst NYA11 even at 450 °C, and there had no inactivation after 60 h continuous reaction, hydrogen yield appeared maximum 35.9% at 400 °C, and tended to increase with increasing H2O/EtOH molar ratio and feed flow rate.     

La2O2CO3 supported Ni-Fe catalysts for hydrogen production from steam reforming of ethanol

La2O2CO3 was prepared by calcination of La2 (CO3)3 in the air. Catalysts Ni-Fe/La2O2CO3 with different mole ratios of Ni to Fe, Ni/La2O2CO3 and Fe/La2O2CO3 were prepared by impregnation method. The catalytic properties were evaluated on steam reforming of ethanol (SRE) from 300 to 700 ℃ under atmospheric pressure and the samples were characterized by Brunauer-Emmett-Teller method (BET), X-ray diffraction (XRD) and temperature programmed reduction (TPR). The results showed that Ni-Fe bimetallic catalysts exh...