PEMFC气体扩散层的双层结构和两相流

气体扩散层(GDL)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的散层中水和反应气的传质、GDL的双层结构、微孔层的"水管理"机制以及GDL的研究进展.     

WFGD系统脱硫塔喷淋层组合优化分析

利用MATLAB2010软件对某300MW机组石灰石-石膏湿法烟气脱硫(WFGD)系统脱硫塔喷淋层的运行进行了组合优化分析.着重考虑了在100％、85％、75％三种烟气负荷工况下,不同喷淋层组合运行时脱硫效率与脱硫成本之间的优化关系.结果表明:针对不同的烟气负荷以及烟气SO2浓度,选择不同的喷淋层组合,能够达到节能、减...     

NiFe/Cu多层膜的结构与层间耦合效应

用直流磁控溅射方法在玻璃基片上制备了[Ni_(80)Fe_(20)/Cu]_(20)多层膜,其中采用了靶表磁场强度不同的靶腔沉积铜层,利用X射线衍射和振动样品磁强计对Cu(100nm)/[Ni_(80)Fe_(20)(0.9nm)/Cu(tCu)]_(20)两个系列样品的结构和磁性进行了表征。靶表磁场较弱时沉积的多层膜具有良好的层间耦合振荡行为,而靶表磁场较强时制备的多层膜没有出现反铁磁耦合。依据上述事实,我们推测靶表磁场强度的不同会影响Ni Fe/Cu界面扩散,进而对多层膜样品的磁性产生影响。用靶表磁场较弱的靶腔沉积中间层铜能够有效减小界面互溶程度,改善镍铁与铜的成层质量。而靶表磁场较强的靶腔溅射出的铜原子具有较高能量,在界面处扩散并与镍铁层互溶,破坏了层状结构。     

扩散层形态对质子交换膜燃料电池性能的影响

研究了扩散层中过渡层所用碳粉的性质和担载量对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的影响。采用扫描电镜对以AcetyleneBlack、VulcanXC-72、KetjenBlackEC300J和BlackPearls2000四种碳粉制备的扩散层表面形态进行了表征,并分别在1.40mg/cm2和1.00mg/cm2碳粉担量下比较了由这四种碳粉制备的扩散层的电极性能。在以AcetyleneBlack为过渡层碳粉材料时优化了碳粉的担量。实验结果表明随过渡层中所用碳粉比表面积的降低电极性能增加;过渡层中碳粉担量存在一个最佳值;担量为1.00mg/cm2的AcetyleneBlack制备扩散层的电极性能最好,最高比功率可达0.75W/cm2。     

催化层与扩散层热压结合对DMFCs性能的影响

通过压汞法(MIP),交流阻抗法(EIS)研究了催化层和扩散层之间的结合条件对直接甲醇燃料电池(DMFCs)性能和稳定性的影响.结果表明,将采用转压法制备的膜电极与扩散层热压结合可以优化阴极扩散层的孔径结构,形成有利于水从阴极到阳极传输的返水结构,降低了传质阻抗,改善了在常压低化学计量比空气进料条件下阴极容易水淹的问题,显著提高了DMFCs单电池的性能和稳定性.     

锂离子电池隔膜生产技术现状

探讨了隔膜的制备方法,对干法和湿法的原理、工艺及所制得的隔膜性能上的区别进行了阐述。介绍了锂离子电池隔膜的生产技术,对电池隔膜的发展前景进行了展望。     

连州发电厂湿法脱硫装置浆液喷淋层改造及效果分析

由于投运时间较长,连州发电厂湿法脱硫装置浆液喷淋层多次出现管道磨穿,导致脱硫装置停运事故。为此,对喷淋层故障情况进行分析,并提出方案对喷淋层进行优化改造。喷淋层改造后,提高了系统脱硫率,降低了系统石灰石耗量,减少了厂用电量,提高了系统可靠性。     

直接甲醇燃料电池高性能双催化层阳极的研究

提出了一种直接甲醇燃料电池(DMFC)双催化层阳极结构,该双层结构由担载型Pt-Ru/C和非担载型Pt-Ru催化层组成。测定了电池的放电性能并以扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDX)对电池的结构进行了研究,同时,以交流阻抗法和伏安法对电极进行了表征。结果表明,在双催化层结构中,形成了催化剂浓度和孔道大小的梯度分布,改善了物料传递、质子传递、电子传递状况,提高了贵金属催化剂利用率和电池性能。在金属含量相同的条件下,同单催化层电极结构相比,双催化层电极结构的电池比功率明显提高,由135mW·m-2增加到217mW·cm-2。此外,该双催化层结构电极还能够有效地降低甲醇渗透,提高燃料利用率。     

溶剂对DMFC阴极催化层微观结构的影响

采用扫描电镜(SEM)、动态光散射仪(DLS)和电子探针微分析仪(EPMA)等研究了乙醇和乙二醇两种溶剂对直接甲醇燃料电池(DMFC)阴极催化层微观结构的影响.结果表明,与乙醇相比,采用乙二醇为溶剂配制催化剂浆液制得的催化层更为平整;催化剂粒子和Nation聚合物在溶液和催化层中的分布都更为均匀;催化层电化学活性表面积提高了约29.6%;在80℃、常压6倍化学计量比(100 mA/cm2)空气流速下,单电池最高功率密度提高了57.9%.     

抑制4H-SiC功率器件双极型退化的复合提高层设计

"双极型退化"是目前影响4H-碳化硅(SiC)双极型器件稳定工作的重要问题。针对此现象,以万伏级的超高压PiN二极管为例,详细介绍在衬底与外延层之间如何设计合适的"复合提高层"以抑制双极型退化。研究了器件工作电流密度和"复合提高层"少子寿命对设计"复合提高层"的影响。结果表明,在一定的工作电流密度下,"复合提高层"少子寿命越短,所需"复合提高层"厚度越薄。     

一种考虑催化层结构参数的PEMFC气相模型

质子交换膜燃料电池的结构设计对燃料电池车的开发具有重要意义。目前的电池模型通常把催化层简化成一层薄膜,作为边界条件使用,无法分析催化层结构对电池性能的影响。建立了考虑催化层结构参数的一维气相模型,通过有限元法研究电池内部的流场和电场分布。仿真结果和实验符合良好。分析指出扩散层的孔隙率对电池性能影响较大,应高于0.3,催化层的孔隙率对电池性能影响较小。在催化剂载量不变的情况下,催化层厚度应为10~20 mm。     

PEM燃料电池用气体扩散层材料研究进展

介绍了质子交换膜燃料电池用气体扩散层的作用和性能要求,论述了碳纤维纸、碳纤维编织布、无纺布、碳黑纸以及金属材料等几种用于PEMFC的气体扩散层材料的性能参数和试验结果,介绍了它们的制作工艺、注意事项,以及各自的优缺点。     

PTFE含量对PEMFC性能影响的数值分析

建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)二相流模型,利用实验矫正模型参数,对3种不同聚四氟乙烯(PTFE)含量的PEMFC进行分析。PTFE含量的增加,有助于缓解气体扩散层(GDL)的水淹,10%PTFE含量能极大地提升GDL的排水性能;PTFE含量并非越高越好,PTFE含量为10%时,氧气的扩散系数最大,PEMFC性能最优。     

微孔层对PEMFC自增湿性能的影响

提出了一种微孔层结构模型.制备了具有亲水/疏水复合孔结构的微孔层,并与涂有催化荆的Nafion212膜组装成单体电池进行性能测试.研究表明,制备的微孔层的保水性增加.在无外增湿的情况下与传统微孔层相比,制备的微孔层组装成的单体电池性能较好.在电流密度为400 mA/cm2时,电池的电压提高了约0.1 V,在一定程度上实现了电池的自增湿操作.     

交指型极板的质子交换膜燃料电池阴极模拟

介绍了采用交指型极板的质子交换膜 (PEM )燃料电池的工作原理 ,通过建立电池阴极数学模型揭示了电极内部的气体是通过强迫对流进行传递 ,指出这一传质机理能加快气体的传递 ,从而提高电化学反应速率 ;比较了采用交指型极板与常规极板的PEM燃料电池的局部电流密度和伏安曲线大小 ,指出交指型极板可提高电池的局部电流密度和极限电流密度 ,从而改善电池性能 ;最后指出增大电池进出口压差、减小气体扩散电极厚度以及增加极板流道个数都可以进一步改善采用交指型极板的PEM燃料电池的性能。     

PEMFC气体扩散层中液态水传输实验研究综述

质子交换膜燃料电池气体扩散层中的液态水对于电池的运行和性能有显著的影响。为了提高电池性能,有必要对气体扩散层中液态水的传输进行深入研究。对质子交换膜燃料电池的组成、工作原理进行了阐述,对质子交换膜燃料电池气体扩散层中液态水传输的实验研究(包括传输机制和影响因素)做了较为全面的综述,并对研究结果进行了总结。     

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。     

加湿对PEMFC性能的影响

研究了在重力作用下,反应气体的湿度对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的影响.通过控制加湿温度,控制反应气体的相对湿度;通过改变阴极和阳极的相对位置,来改变PEMFC内部的水管理.阳极不加湿(阴极加湿)时,PEMFC的性能最差;阴极不加湿(阳极加湿)时,PEMFC的性能最好.阳极在上时,重力对阴极排水有积极的作用;阴极在上时,重力阻碍阴极排水.     

质子交换膜燃料电池的三维数学模型

采用聚集体模型描述催化层结构,建立了包括蛇形流道、扩散层、催化层和电解质膜的质子交换膜燃料电池(PEMFC)三维流体力学模型.模型方程借助Fluent 6.0求解.模拟极化行为与实验结果一致,证实了模型的有效性.给出了流场和工作电流密度等参数的空间分布.计算表明:在一定范围内增加催化层孔隙率和电解质含量,会降低燃料电池的性能.模型适合于考察催化层参数对PEMFC的影响.     

扩散层微观结构对DMFC阳极传质及性能的影响

通过调变微孔层中的PTFE含量,结合亲/憎水孔孔隙率、表面性貌等表征考察了扩散层的微观结构对其透水、透气性能的影响,并进一步研究了该阳极扩散层微观结构对DMFC阳极侧气、液传质和单池性能的影响.结果表明,当微孔层中PTFE含量为30%时,扩散层表面具有丰富且均匀的微米级大孔,亲/憎水孔孔隙率比例适中(3:4).透水压和气体渗透系数大小合适(分别为0.010 75 MPa和2.743×10-12 m2·S-1);由该扩散层组装的单电池甲醇渗透量较小,单位时间内阳极侧排出的CO2量较多,阳极侧气、液综合传质性能最好,电池性能最优,在80℃、常压、3倍空气剂量比时,最高比功率达90 mW/cm2.