质子交换膜燃料电池双催化层阴极

提出了双催化层阴极,该电极同时采用聚四氟乙烯和Nation两种粘结剂粘结催化层,阴极催化层具有良好的气体传输和质子传递能力.在常压、65℃下进行了憎水电极、亲水电极和双催化层电极的测试,双催化层电极的电流密度在0.7V时比憎水电极和亲水电极分别提高42.9%和20.6%.     

质子交换膜燃料电池设计与制作

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置,当外部持续供给燃料和氧化剂时,燃料电池可以连续发电。以小功率质子交换膜燃料电池为设计目标,介绍了燃料电池的工作原理,对双极板结构、膜电极、绝缘板、密封装置、散热装置、集流装置、电压调整功率模板等重要部件及质子交换膜燃料电池整体结构进行了设计。通过样机测试,参数达到了设计要求,并进一步讨论了设计要点。     

常压空气质子交换膜燃料电池

常压空气质子交换膜燃料电池,采用阴极与阳极均为平行沟槽流场的石墨双极板。MEA采用DuPond公司制造的Nafion112质子交换膜、碳纸采用SGL碳纸,碳载铂为自制催化剂。电池堆的工作条件为室温,氢气压力为0.01～0.02MPa,以空气为氧化剂。电池堆输出功率为200W,峰值功率400W。     

质子交换膜燃料电池膜电极活化工艺及机理

通过质子交换膜燃料电池膜电极三种活化工艺即恒流自然活化、恒流强制活化和变流强制活化的对比研究得出 :强制活化 (包括恒流强制活化和变流强制活化 )优于自然活化 ;在强制活化工艺中 ,变流强制活化优于恒流强制活化 ;而且变流强制活化所用的时间相对于恒流强制活化及恒流自然活化均大大缩短 ,是一种比较好的活化方法 ;膜电极的活化过程不仅仅是一种质子交换膜的加湿过程 ,而且是一个包括电子、质子、气体和水的传输通道的建立以及电极结构的优化的复杂过程。     

质子交换膜燃料电池热管理研究

论述了质子交换膜燃料电池热管理的重要性以及对电池性能的影响,指出了质子交换膜燃料电池热管理的设计要求,分析比较了目前燃料电池几种常用的冷却方式,介绍了燃料电池涉及电池温度的CFD模型以及温度控制仿真模型。     

质子交换膜燃料电池系统控制研究

为了保持质子交换膜燃料电池的输出功率最大化,文章针对 DCＧDC变换器设计了一种滑模控制器,在 Matlab/Simulink中进行仿真分析.与传统的 PID控制器相比,所设计的滑模控制器动态响应快,抗干扰性能更强,具有 较好的控制效果。     

质子交换膜燃料电池材料及其轻量化

质子交换膜燃料电池具有高效、环保等诸多优点,被认为是最有可能商业化应用的新型能源,广泛应用于航天、军事和交通等领域。目前制约质子交换膜燃料电池规模化应用的主要原因除了成本和寿命两大问题之外,体积和质量也是考虑较多的因素,特别是针对轻量化设计的汽车动力源和个人电子消费品的可移动电源的需求,开发轻质、便携和小型化质子交换膜燃料电池日趋成为近年来的研究重点和热点。详细介绍了目前国内外主要研究机构在这方面的最新研究动态,重点从质子交换膜燃料电池关健材料的应用、结构设计和工艺方法等方面展开讨论;提出了质子交换膜燃料电池轻量化设计过程中重点解决的技术问题及其发展趋势。     

台湾质子交换膜燃料电池的研发

燃料电池由于直接将化学能转换成电能,能源转换效率高于一般传统能源技术,同时由于环保无污染的特色,所以也几乎不需任何后处理。简单介绍了6种不同类型的燃料电池,虽然到目前为止燃料电池仍未能完全大量商业化应用,不过质子交换膜燃料电池近期商业化潜力相当大,而2002年6月台湾燃料电池伙伴联盟正式成立,主要目的即为提倡燃料电池技术应用。针对质子交换膜燃料电池的研发工作已展开,主要集中在系统的开发与应用,并已成功开发出千瓦级纯氢定置型发电系统。虽然燃料电池具有许多优于传统能源技术的特点,但是诸如氢气供应、价格等许多商业化的障碍仍然有待克服;长期而言,再生能源与燃料电池结合可能在能源供应方面扮演相当重要的角色。     

质子交换膜燃料电池催化剂的耐久性研究

燃料电池的耐久性问题是阻碍其商业化应用的一个重要原因阐述了近年来质子交换膜燃料电池催化剂耐久性的研究进展。研究表明,电池长时间运行后,催化剂碳载体会受到腐蚀,Pt颗粒会发生溶解、团聚、烧结。其主要影响因素被认为是:高电势、高温(50～90℃)、低pH(<2)及潮湿的运行环境等。还提出了增强催化剂耐久性的一些方法。     

PEMFC组件CCHM电极的制备与性能

CCHM(Catalyst Coated Hydrophobic membrane)是将催化剂涂覆在疏水膜上制备膜电极的一种新的制备模式,它具备了传统工艺CCM的优点,同时克服了制备CCM引起的膜变形的缺点,更加便于工业化的生产.研究了CCHM模式制备的电池电性能和稳定性,并与其它制备模式制备的电池电性能进行了比较,CCHM模式制备的电池电性能在600 mA/cm2下为0.63 V,与CCM模式制备的电池性能相近.电池的稳定性需要进一步提高.     

渐扩型流场PEM燃料电池性能影响研究

流场板是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的重要部件之一。本文设计了一种流道渐扩型的流场板,组装了25cm^2的单电池,并运用燃料电池测试系统测得该流场的燃料电池的极化曲线和电池内阻等性能参数,研究了气体加湿度以及电池安放角度对渐扩型流场的燃料电池性能的影响。研究结果表明：在气体100％加湿条件下电池能够获得最好性能,随着重力角度的增大,燃料电池竖立放置时性能最优,而燃料电池平放时性能最差。     

聚合物膜燃料电池NG/PF复合双极板研究

以热塑性酚醛树脂(PF树脂)、天然鳞片石墨(NG)为主要原料,采用模压工艺制备了NG/PF复合双极板。考察了不同PF质量百分含量以及不同模压压力对双极板性能的影响。研究发现当PF质量百分含量为10%、模压压力为70MPa时,制得双极板的综合性能最佳,而且可很好满足聚合物膜燃料电池双极板要求。     

质子交换膜燃料电池电流分布研究

燃料电池电流分布直接反映电极表面的电化学过程,研究电流密度分布有助于分析电极过程的特征,有利于提高催化剂的利用率。采用电极催化区域分区的方法研究了气体流道区域与集流体区域电流分布的不同。分析了气体流道区域与集流体区域的电阻分布,考察了气体加湿及氧气供给对上述两区域电化学过程的影响。结果表明,小电流密度区间,气体无论是加湿还是干燥条件,电阻的影响要强于气体供给的影响,即集流体区域电流密度高于气体流道区域;而大的电流密度区间,电流在集流体区域与气体流道区域的分布决定于反应点的电阻及气体供给两种因素。     

基于Simulink的PEMFC动态响应特性研究

利用MATLAB/SIMULINK软件平台建立电池的瞬态响应仿真模型。在考虑空气系统时间滞后的基础上分析减载时PEMFC发动机输出功率的瞬态响应特性。受空气系统的时间滞后影响,输出功率的瞬态响应特性不平滑出现波动。经研究发现,随空气压力不平衡性的增大,电池堆输出电压、功率的波动变大,为了控制输出精度在±0.1%,空气压力的不均匀度应控制在2%以内。     

PEMFC阴极排水的研究

采用可视化方法研究了直条单流道质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极排水过程。通过分析流道首次液态排水时间和平均液态排水间隔时间的变化,研究了电流密度、增湿温度和气体流速等对阴极排水过程的影响。阴极气体非饱和增湿时,生成水以水蒸气和液态水两种方式排出,水蒸气排水为连续过程,液态排水为间歇过程。随着电流密度和相对湿度的提高,液态水的积累速度增加;随着气体流速的增大,生成的水以水蒸气方式排出的比例增大。     

PEMFC气体扩散场数值模拟

为达到催化层表面的氧气浓度的均匀性最优,利用CFD软件对质子交换膜燃料电池气体扩散场进行数值模拟,对流道型式、流道截面尺寸和扩散层孔隙度与孔径等参数进行优化设计.研究结果对燃料电池气体扩散场的设计具有一定参考意义.     

热塑性树脂基碳素复合材料双极板的研究

以热塑性树脂作为石墨的粘结剂,采用模压一次成型制备复合材料双极板。考察了成型温度、成型压力、树脂含量及不同导电骨料种类配比对双极板性能的影响。实验表明(:1)在较低的成型温度和成型压力下采用溶剂溶解法制备的双极板性能要优于直接混合法(;2)较好的制备工艺:树脂质量分数为10%～16%,天然与人造石墨比例接近1∶1,成型温度为130～160℃,成型压力为8～12MPa。     

PEMFC阴极面带增湿槽道的模拟分析

对阴极面为带增湿槽道流场的单电池使用FLUENT软件建立了一个完整的三维数学模型。通过耦合气体控制方程、电化学反应Butler-Volmer方程、膜中水传递方程和水的相变方程,以及分析膜的水含量、阴极催化层水浓度、氧气浓度和膜中电流密度分布;结果表明,最后得到增湿槽道在实现阴极增湿的同时损失了其对应的活性面积。     

基于质子交换膜燃料电池的发电系统设计

常规的移动电源系统一般是采用铅酸电池或者锂离子电池作为蓄能电池,特别是基于铅酸电池的移动电源系统更是大量应用于各个领域。介绍了一种区别于常规电源的基于自呼吸型质子交换膜燃料电池的发电系统的原理、技术和系统设计,并详细描述了燃料电池的发电原理,燃料电池的水、热、气的综合管理技术和电源综合管理技术。