质子交换膜燃料电池双极板的材料与制备

双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一,不但影响电池的性能,而且影响电池的成本,成为燃料电池产业化的瓶颈。目前主要集中在金属板和石墨板两种材料上,而这两种材料各有优缺点。综述了各种双极板制备方法及处理方法,提出复合双极板将是未来发展的方向。     

PEMFC用多孔碳板渗水性研究

质子交换膜燃料电池的特性很大程度上取决于水的管理,模拟燃料电池工作条件下多孔碳板的渗水特性对于改善燃料电池水管理,优化燃料电池操作条件,从而提高输出性能具有重要的指导意义。通过实验研究了温度、压力差、气体流速以及时间与多孔碳板渗水率的关系。结果表明,在一定条件下,渗水率会随时间而下降,最后趋于稳定;多孔碳板渗水率随压力差和温度的增大而呈线性上升的趋势,而气体流速的变化对渗水率的影响较小。这一结果使多孔碳板有望在燃料电池领域取得很好的发展前景。     

PEMFC复合双极板的研究进展

降低双极板的成本已经成为PEMFC产业化的关键因素之一.介绍了碳/碳、聚合物/填料及金属基复合双极板的制备方法及其性能的研究进展,对这些双极板材料的优缺点进行了比较.     

燃料电池用碳材料的研究进展

碳材料因其具有独特的物化性能以及各异的形态而成为电池部件的重要原材料,广泛应用于燃料电池中。以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为例,介绍了燃料电池中电极基质、双极板、担体碳和贮氢碳材料的研究进展。涉及燃料电池电极基质和双极板的制备工艺与性能,以及催化剂担体碳的不同粒度、聚集形态对催化剂活性的影响。并对纳米碳贮氢材料在燃料电池方面的研究应用做了简单的评述。     

凝胶注模法制备质子交换膜燃料电池双极板

以中间相炭微球为原料,采用凝胶注模法制备中间相炭微球(MCMB)基质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板。研究了分散剂、固含量和混合方式对浆料的影响以及固含量与素坯和烧结体的密度、抗弯强度的关系。结果表明:采用凝胶注模工艺,可以制备带复杂流道的中间相炭微球基双极板,且制品无缺陷,成品率高;当固含量的体积百分数从47.17%增加到58.82%时,相应的抗弯强度则从8.5MPa降低到5.8MPa;烧结后的炭制品当固含量的体积百分数从50%增加到80%时,相应的抗弯强度从11.5MPa增加到19.6MPa。     

PEMFC双极板的材料及制备工艺综述

质子交换膜燃料电池(PEFMC)具有高效、环保等优点,是未来重要的新型能源。作为PEMFC的关键组件同时又是制约PEMFC发展的重要因素,价格低廉、性能优良的双极板研究和开发对于PEMFC的发展有着至关重要的作用。综合阐述了目前几类用于制备PEMFC双极板的材料及其制备工艺,对其利弊做出了分析,并讨论了双极板材料的未来发展方向。     

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。     

PEMFC双极板材料及其制备工艺的发展现状

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有高效以及环保等诸多优点,被看作是未来重要的新型能源.双极板作为PEMFC的关键组件之一,同时也是制约PEMFC发展的因素之一,因此研究和开发新型的双极板材料对于PEMFC的发展有着至关重要的作用.综合阐述了目前几类用于制备PEMFC双极板的材料及其制备工艺,对其各自的利弊做出了分析,并讨论了双极板材料的未来发展方向.     

PEMFC薄金属流场板冲压成形有限元模拟

流场板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的重要元件之一。寻求一种操作成本低,容易批量生产的金属流场板加工方法,板料冲压成形是最佳候选。基于弹塑性有限元变形理论,采用有限元软件DYNAFORM建立质子交换膜燃料电池流场板冲压成形过程有限元模型。分析了变形过程中应变、厚度分布情况模拟结果验证了板料冲压成形应用在金属流场板加工上的可行性。     

质子交换膜燃料电池双极板的研究进展

质子交换膜燃料电池具有低温快速启动、比能量高、零排放、高效率等特点,应用前景广阔。低成本高效双极板成形方法成为制约质子交换膜燃料电池商业化的瓶颈之一。主要从材料选择和制备、流场结构布置以及双极板制造方法等方面,详细阐述了双极板的国内外研究现状及发展趋势,提出了微累积成形新方法,最后展望了双极板的研究方向。     

乙烯基酯树脂/膨胀石墨燃料电池复合双极板

采用真空浸渍结合模压的方法,选取乙烯基酯树脂(VE)和膨胀石墨(EG)板材为原料制备复合双极板。考察了微观结构以及成型压力对双极板材料的导电性能、密封性能、机械性能以及表面亲/憎水性的影响。结果表明:随着成型压力的增加,双极板的电阻下降;双极板的气体密封性优异,其渗透率低于2×10-6cm~3/(S·cm~2),相对于原始EG板材降低了3个数量级;复合双极板有很高的表面能,与水的接触角均大于90°,这有利于电池内部液态水的排出。此外还研究了双极板在模拟燃料电池环境下的腐蚀行为,并利用性能最优的复合双极板组装成单电池,进行性能测试,当电流密度达到1500 mA/cm~2时,其功率密度可达到最大值670 mW/cm~2。并且经200h运行后,电池性能仍然稳定。因此,乙烯基酯树脂/膨胀石墨复合材料是一种有前景的双极板材料。     

PEMFC双极板碳基涂层材料研究进展

简要评述常见的制备碳基涂层材料的方法,包括磁控溅射、离子镀和等离子增强化学气相沉积等。主要从耐腐蚀性、导电性等方面,综述近年来双极板碳基涂层材料的研究进展。分析和讨论目前在金属双极板上涂覆碳基涂层材料的局限性以及表面改性方面的发展方向。     

PEM燃料电池流场板

流场板是PEM燃料电池重要元件之一 ,它能够均匀分配电池放电所需的燃料与氧化剂 ,保证电流密度分布均匀 ;能使电池生成水在反应尾气吹扫和夹带下顺利排出。本文对流场板的各种结构与性能做一综述 ,主要涉及了多孔材料流场板、点状流场板、网状流场板及蛇型流场板等 ,其中对蛇型流场板做了较详细的介绍。这将为燃料电池的研究和设计提供参考     

不同参数对PEMFC电堆低温起动影响的仿真研究

在一定假设条件下,将每片电池分成10层,每层看成一个集总参数,在Matlab/Simulink软件平台上搭建了由20片电池及端板组成的瞬态分层集总参数电堆水热管理模型。分别对不同双极板材料、不同端板材料、电堆内有/无残存冷却液及加载1.0 A/cm2的电流密度进行仿真研究,得到不同参数对PEMFC电堆低温起动的影响,为燃料电池电堆的低温起动提供技术支持。     

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渗铌改性不锈钢双极板的耐蚀性研究

采用价格低廉的不锈钢做双极板可解决质子交换膜燃料电池(PEMFC)价格昂贵、质量比功率和体积比功率较低的问题。然而,在复杂的PEMFC运行环境中,不锈钢的耐蚀性差对长期的电池运行造成不利影响。采用等离子表面合金化方法对304不锈钢(304SS)进行表面改性,制备了铌合金化渗扩改性层。在模拟PEMFC环境中对铌合金化渗扩改性304SS(Nb-304SS)进行了极化测试以及恒电位时间-电流测试,并与基体的测试结果对比,对其腐蚀行为和稳定性进行评价。     

PEMFC用PTFE-Nafion复合质子交换膜研究

采用喷涂方法将Nation溶液与溶剂的混合溶液涂敷在微孔PTFE膜上,制备了PTFE-Nation复合膜.用复合膜制备了"三合一"膜电极并组装了电池堆进行测试.使用SEM、交流阻抗仪等仪器对复合膜进行测试分析.结果表明:复合膜的氢气透过率在10-8～10-9 kPa·cm·S之间;与Nation212膜相比,复合膜具有更小的面电阻;PTFE基膜、Nation载量以及表面活性剂等对复合膜性能有显著影响.采用复合膜制备"三合一"膜电极的电池在放电电压0.6 V下电流密度达到1.1 N/cm2,优于用Nation 212膜制备的膜电极.     

燃料电池用碳/聚合物双极板的研究进展

综述了碳/聚合物双极板原料及制备方法的研究进展;探讨了热塑性树脂、热固性树脂适用的成型工艺,及聚合物双极板性能的影响因素;提出了燃料电池双极板的发展趋势.     

全国产材料千瓦级PEMFC的研制及性能

采用国产质子交换膜、国产催化剂、国产碳纸和国产石墨板,制备了千瓦级质子交换膜燃料电池(PEMFC)堆,并完成了该电堆的发电测试及相关试验。该电堆的运行功率密度达到了200mW/cm2以上,电压分布均匀,电堆累积运行1800h后,性能没有明显的下降,整体上稳定性良好。