封装力对PEM燃料电池气体扩散层孔隙率的影响

质子交换膜(PEM)燃料电池中气体扩散层(GDL)的孔隙率对整个燃料电池的性能有着重要影响,而封装力是影响燃料电池GDL孔隙率的关键因素之一。采用实验和有限元模拟相结合的方法研究封装力对气体扩散层孔隙率的影响。利用压汞仪测试气体扩散层的平均孔隙率,基于有限元方法建立质子交换膜燃料电池的双极板和气体扩散层的接触模型,研究质子交换膜燃料电池中不同的封装力下气体扩散层的孔隙率变化情况。结果表明:气体扩散层孔隙率的变化沿接触中心线左右对称,接触区域孔隙率分布较为均匀,随着封装力的增加,气体扩散层孔隙率逐渐降低;而未接触区域孔隙率变化不明显。气体扩散层孔隙率有限元模拟结果与实验测试结果相吻合。     

国产碳纤维纸合成PEMFC气体扩散层

以国产碳纤维纸为基体、酚醛树脂为粘接剂,采用液相浸渍法对碳纤维纸进行导电碳黑填充,合成了适合质子交换膜燃料电池扩散层使用的碳纤维纸。采用Pt载量为0．6mg／cm^2的MEA,在70℃H2／O2常压条件下对碳纤维纸组装的单体电池进行了性能测试,测试结果表明：电池输出性能良好,在0．55V时输出功率为520mW／cm^2。     

质子交换膜燃料电池电极用气体扩散层材料

通过分析质子交换膜燃料电池(PEMFC)电极用气体扩散层的功能特点及性能要求,对几种常用于PEMFC电极中的气体扩散层材料,如碳纤维纸、碳纤维编织布、非织造布及炭黑纸等进行了评述,介绍了它们的基底制作工艺及后处理工艺,同时对几种典型的憎水处理方法作了简要的说明。针对各种气体扩散层材料存在的缺陷,指出研究开发具有高性能的气体扩散层材料将有利于改善PEMFC电极的综合性能。     

PEMFC扩散层微结构的分形维

采用分形理论中的重要参数分形维对质子交换膜燃料电池(PEMFC)扩散层的微结构特征进行描述。通过扫描电子显微镜(SEM)采集了TGP-H-060型碳纤维纸和聚四氟乙烯(PTFE)处理过的TGP-H-060型碳纤维纸的平面图像。采用盒维法分别测定了扩散层不同结构特征体:固体骨架、孔隙及两者间界面的分形维。结合盒维法计算原理,研究了三个特征体分形维之间的关系。研究结果表明,当试样孔隙率大于0.5时,孔隙的盒维数大于固体骨架的盒维数,大于两者间界面的盒维数。通过分析可知,用分形维来刻画扩散层(多孔介质)的微结构特征是合理的。可以考虑将分形理论应用到质子交换膜燃料电池建模过程中,使得仿真计算结果更接近实际情况。     

扩散层成分和含量对PEMFC性能的影响

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的扩散层通常包括碳纸和整平层,在电池结构中起着重要作用。使用BP2000型炭黑作为PEMFC的扩散层,通过试验分析了碳粉含量、碳纸类型和疏水性处理对单电池性能的影响。电池催化层由Nafion溶液和Pt/C催化剂构成。结果表明,TPG-90型碳纸性能较好,其疏水性不影响碳纸的孔隙率。在PEMFC电池的电极制造过程中有必要使用整平层,整平层中BP2000型碳粉的含量以2mg·cm-2为宜。     

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。     

四流道蛇形流场孔隙率对PEMFC性能的影响

质子交换膜燃料电池内部结构对交换膜的性能有着极为重要的影响,而孔隙率又是燃料电池结构的重要组成部分。以四流道渐变蛇形流场结构的质子交换膜燃料电池在工作电压为0.8 V的条件下,对孔隙率分别在0.750、0.625、0.500、0.375、0.250情况下的质子交换膜燃料电池进行模拟分析和数值比较,研究流道内气体流速和沿流道方向的压力分布情况,以电池输出电流密度为参考标准,研究孔隙率对电池输出性能的影响。     

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。     

阴极扩散层孔隙率不同分布对PEMFC性能的影响

质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极扩散层孔隙率分布对电池性能影响很大。建立了一个单电池的三维模型,分别考虑了阴极扩散层孔隙率单一分布、线性梯度分布、随机分布等情况,并用有限控制体法对模型进行了求解。研究结果表明,在大电流密度下,阴极扩散层孔隙率的不同分布形态会不同程度地影响阴极氧气质量传输和液态水的排出,从而影响电池性能。     

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。     

质子交换膜燃料电池憎水基底制作工艺的研究

为了使燃料电池能够稳定地工作，必须在正负极催化剂的外边加垫一层憎水性的导电网——憎水基底以排出系统内多余的水分。传统的燃料电池中，憎水基底用憎水碳布，这种导电基底虽然具有良好的导电性和透气性，但由于其表面纹路凹凸不平致使其与电极表面接触面积较小，因而增大了电池的内阻，恶化了电池的性能。为了解决这个问题，本文制备出一种新的导电基底——憎水碳纸以取代之，并通过测定碳纸的透气性、面电阻和厚度、空隙度的关系，确定了制备憎水碳纸的最佳工艺条件：厚度在０．１ｍｍ以内，孔隙度为０．７左右。这种方法制备的碳纸表面平整、电阻小、透气性好，是ＰＥＭＦＣ憎水基底的良好选择     

架空导线用碳纤维复合芯棒拉伸破坏形式分析

为确保架空导线用碳纤维复合芯棒在电网中的安全稳定运行,提高其性能检验技术,借助三维绘图和有限元等软件对碳纤维复合芯棒的拉伸断裂破坏形式进行了仿真分析。结果表明,模拟与试验结果相近,碳纤维复合芯棒拉伸时破坏首先发生在碳纤维层,然后是玻璃纤维层,破坏的主要形式为分层崩裂。研究结果可为碳纤维复合芯棒制造工艺、试验方法、工程应用等提供技术理论支撑依据。     

架空导线用碳纤维复合芯棒强度的有限元模拟

利用有限元分析软件,引入界面相建立了架空导线用碳纤维复合芯棒四相(基体相、界面相、碳纤维相和玻璃纤维相)有限元模型,计算了芯棒的抗拉强度。通过试验验证表明,所建有限元模型对碳纤维复合芯棒的抗拉强度数值模拟精度达98%以上。充分表明该模型与试验结果吻合良好,验证了该有限元模型的合理性及适用性。     

基于碳纤维导线压接特性与金具选型的研究

从复合芯导线生产工艺、结构、玻璃纤维、碳纤维及树脂固化剂的共性和各自物理性、力学性能,结合输电线路运行特征,进行综合性调研、分析和试验,认为碳纤维复合芯导线在输电工程中不宜采用压缩型电力金具,以防将来产生导线断裂事故。碳纤维复合芯导线只能应用楔型电力金具,才能保证碳纤维复合芯导线的运行安全。     

高容量MH-Ni电池用镍纤维毡阳极材料研究

开发金属镍纤维毡代替泡沫镍作MH Ni电池的阳极骨架材料 ,可以满足高容量、大电流电池的需要。报道了镍纤维毡的制备工艺方法 ,研究了镍纤维丝径以及镍毡的单位质量对孔径尺寸、孔隙率、比表面积的影响 ,获得各种不同物理性能要求的镍纤维毡。通过在氢气和氩气两种气氛中进行烧结试验 ,保证了镍毡的抗拉强度和延伸变形率 ,可以制备出性能优良的镍纤维毡     

玻璃纤维复合材料拉伸试验及强度预测模型

为了探究单向玻璃纤维复合材料（glass fiber reinforced polymer,GFRP）的性能,采用2种成型工艺制备了GFRP,并进行拉伸强度试验,测定了GFRP的极限强度,研究成型工艺对其拉伸强度的影响。对传统单向纤维复合材料拉伸强度预测模型进行了改进,提出了基于纤维强度服从正态分布的单向纤维复合材料纵向拉伸强度预测模型。试验结果与模型预测结果对比表明,所提出的预测模型具有良好的精度。     

新型复合导线用碳纤维芯材的制备工艺

新型碳纤维复合芯导线是近年来输变电工程领域出现的一种可替代传统钢芯导线的全新产品,其核心技术是碳纤维复合芯的成型工艺。对影响碳纤维复合芯成型工艺的纤维体积含量、纤维和树脂的界面性能、模具内的非稳态温度场及拉挤模具的工艺要求进行了研究。     

塑性混凝土弯拉性能

本文基于塑性混凝土弯拉试验,系统研究纤维类型和掺量、硅灰和粉煤灰掺量等对塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度和韧性的影响。研究结果表明,掺入塑性混凝土中的纤维、粉煤灰和硅灰起到了增强和增韧作用,使塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度和弯拉荷载-挠度曲线的下包面积均有不同程度的增加。随纤维掺量的增加,塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度和弯拉荷载-挠度曲线的下包面积均呈现以纤维掺量为0.9 kg/m3时达到最大的先增加后减小的趋势,峰值割线模量有不同程度降低,纤维掺量0.9 kg/m3时峰值割线模量的降幅最大;随粉煤灰掺量在一定范围内的增大,塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度和弯拉荷载-挠度曲线的下包面积均有不同程度提高,峰值割线模量有所降低;随硅灰掺量的增加,塑性混凝土弯拉强度显著增大,峰值挠度、弯拉荷载-挠度曲线的下包面积以及峰值割线模量均有不同程度的增加,但荷载-挠度曲线的捏缩现象明显。在此基础上,建立了塑性混凝土弯拉荷载-挠度曲线和韧性的计算公式。     

用于气体扩散层的碳纤维材料的性能测试与分析

厚度和方块电阻是用于气体扩散层的碳纤维材料的两个重要性能参数。本文针对碳纤维材料的测量要求,研制了一种测试台架。将测试台架与万能材料试验机、游标卡尺和直流双臂电桥结合使用,通过测量多个型号碳纤维布试样,验证了测量系统的一致性,对比分析了碳纤维布试样的性能。在对被测碳纤维材料施加多种压强的条件下,测量并分析厚度与方块电阻跟压强的关系。     

EVOH纤维制备MH-Ni电池隔膜初步研究

EVOH纤维具有较好的电化学稳定性和耐碱性,可应用在MH-Ni电池隔膜上.对EVOH制备MH-Ni电池隔膜进行了初步研究,通过控制纸页结构不同.测定隔膜的孔径、孔隙率、吸碱率和吸碱高度等几个重要性能的变化趋势.结果表明:随着纸页紧度的增加,最大孔径、平均孔径、孔隙率和吸碱率都会降低,而吸碱高度的变化不明显,始终保持在10mm/10 min左右.