我国CCM型膜电极研究取得重大进展

膜电极是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部件,直接影响电池输出性能和反应效率,开发低铂(Pt)担量、高反应效率的CCM(催化剂制备到膜上)型薄催化层膜电极是目前质子交换膜燃料电池开发的一个重要技术方向。在863计划电动汽车重大项目支持下,大连化物所承担的"下一代燃料电池系统研究与开发"课题目前取得重大突破和阶段性成果。     

质子交换膜燃料电池研究现状

质子交换膜燃料电池在结构和关键技术方面已取得很大突破,但是在降低制造成本以及提高催化剂抗中毒能力等方面还存在一定问题。简要介绍了质子交换膜燃料电池的原理,概述了面临的困难以及最新的解决办法,并对质子交换膜燃料电池的发展前景进行了展望。     

燃料电池膜电极中铂担载量测试方法研究

膜电极(MEA)作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的能量转换单元，在催化剂作用下将化学能转化为电能。铂基催化剂目前仍是商用PEMFC不可替代的催化剂，其中膜电极中铂担载量已成为PEMFC性能评价的一项重要指标。通过对现有PEMFC膜电极铂担载量测试国标方法进行了改进，并研究了PEMFC膜电极铂担载量测试的微波消解前处理方法。与国标方法相比，微波消解-ICP-MS法测定结果的准确性与标准方法相当，测试效率明显提高。     

质子交换膜燃料电池极板及其表面改性研究进展

在质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cells,PEMFCs）的部件中,双极板是重要组成部分。双极板约占燃料电池成本、质量、体积的40 %、80 %、50 %。传统的PEMFC因为石墨双极板的材料、工艺等问题,造成其体积和质量较大,这增加了汽车的重量,缩小了汽车底盘地可用空间,影响了质子交换膜燃料电池汽车的性能。因此开发体积小、成本低、制备工艺简单的双极板对推进质子交换膜燃料电池的商业化应用具有重要意义。金属双极板因其成本低、力学性能好、导电性、导热性、体积相对易控等特点,在PEMFC领域备受关注。但金属双极板在PEMFC环境中易生成钝化膜,导致其接触电阻增加。因此,如何在提高金属双极板耐蚀性的同时,保持良好的导电性,是当前对PEMFC研究的重点。本文综述了石墨、复合材料和金属双极板制备工艺及表面改性方法。讨论了双极板及其表面碳化物涂层、金属涂层和氮化物涂层的优缺点,并比较了这些涂层在PEMFC环境下的耐腐蚀性和界面接触电阻性能。     

质子交换膜燃料电池改性铂基催化剂研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于其工作效率高、启动速度快、环境友好等优点而倍受青睐。所用催化剂中的核心组分(金属铂)的成本和催化性能是制约其实现商业化的关键因素之一。目前有关改性铂基催化剂应用于质子膜燃料电池的研究工作主要集中在2个方面：一是通过改性催化剂的结构降低铂用柎;二是改性载体材料制备活性组分高度分散的高性能催化剂。综述柚近年来质子膜交换燃料电池改性铂基催化剂的研究进展,并对PEMFC催化剂的发展做柚展望。     

喷涂方式在膜电极制备中的应用

为了找到适合质子交换膜燃料电池膜电极的喷涂制备方法,主要论述了高压无气喷涂、压缩空气喷涂、混气喷涂、静电喷涂和超声波辅助雾化喷涂几种常用喷涂方式的喷涂原理和特点,以及在燃料电池膜电极制备中的应用可行性.通过对几种喷涂方法的优缺点进行对比,初步选择了高压无气喷涂和混气喷涂为拟采用的方式,而后经过试验测试比较,找到了比较适合膜电极超薄涂层的制备方法--混气喷涂方法,对今后燃料电池膜电极的制备方法研究具有一定的指导意义.     

中科院大连化物所质子交换膜燃料电池用Pt/C电催化剂的研究

电催化剂是质子交换膜燃料电池中非常重要的关键材料，文中详细地介绍了大连化学物理研究所燃料电池工程中心所研制的高分散度Pt/C催化剂的制备和表征结果，采用这种Pt/C催化剂组装了5kW的电池组，电池组良好的性能验证了催化剂的高活性，为了提高催化剂的利用率，文中研究了催化剂分散度和电池性能的关系，研究表明阳极侧催化剂分散度越高对提高电池的性能越有利，而在阴极侧Pt分散度的增加对电池的性能影响不大，这是因为反应界面上Pt分散度增加后降低了氧还原反应的比活性。     

质子交换膜燃料电池电催化剂的研究现状与展望

概述了质子交换膜燃料电池电催化剂的研究进展以及制备技术,就质子交换膜燃料电池(PEMFC)的发展前景提出了作者的看法。     

质子交换膜燃料电池用不锈钢双极板的腐蚀与表面改性研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心组件之一,占电池组重量和成本的大部分。不锈钢由于具有强度高、导电、传热性好以及耐腐蚀等优点,因此被作为双极板材料。然而,在PEMF℃环境下,不锈钢会发生腐蚀并且表面会产生高电阻钝化膜,从而降低电池性能。为此,国内外研究者对不锈钢双极板的腐蚀与表面处理展开了广泛的研究,本文对此进行了详细阐述。     

质子交换膜燃料电池催化剂研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的有效电催化剂仍以铂为主.由于铂价格昂贵,资源匮乏,使得PEMFC成本高,限制了其广泛应用,所以降低贵金属催化剂用量,寻找廉价催化剂,提高电极催化剂性能成为电极催化剂研究的主要目标.采用铂/碳催化剂,将铂催化剂担载在高活性碳材料上,可以将铂的担载量从4 mg/cm2降低到0.7 mg/cm2～1.0 mg/cm2,甚至到0.05 mg/cm2～0.2 mg/cm2,有效提高了铂的利用率.铂合金电催化剂以Pt-Ru为主,通过Pt和Ru的协同作用,大大减少了铂的用量(Pt与Ru的质量比为0.05:1),提高了催化剂抗CO性能.多元复合催化剂和非铂系催化剂也是目前的研究热点.     

Electrochemical Properties of Tungsten-Alloying-Modified AISI 430 Stainless Steel as Bipolar Plates for PEMFCs used in Marine Environment

To improve the corrosion resistance and surface electrical conductivity of AISI 430 stainless steel(430 SS) as bipolar plates for proton exchange membrane fuel cells(PEMFCs) used in marine environment, a tungsten alloying layer has been successfully prepared on 430 SS substrate via the plasma surface diffusion alloying technique. The tungstenmodified(W-modified) 430 SS displays a 7–8μm tungsten alloying layer with a body-centered-cubic structure. The W-modified surface also shows a better hydrophobicity with contact angle of 93.5° and a lower interfacial contact resistance compared with the untreated 430 SS. The potentiodynamic and potentiostatic polarization and electrochemical impedance spectroscopy measurements show that the corrosion resistance of 430 SS is obviously improved in simulated PEMFC environment(0.05 M H_2SO_4+ 2 ppm HF + 0.01 M NaCl solution at 70 ℃), after the plasma surface diffusion alloying process.     

质子交换膜燃料电池不锈钢双极板的腐蚀行为及其表面防护的研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)作为一种环境友好型电池装置,在倡导人与自然和谐相处的现代社会日渐受到重视.双极板是PEMFCs的重要组成之一,其性能的好坏与PEMFCs的发展密切相关.不锈钢双极板虽具有优异的导电性和强度,但在PEMFCs的严苛工作环境下,仍面临着腐蚀与钝化等问题.近年来,国内外的研究者为解决不锈钢双极板的表面防护问题展开了广泛的探索,深入研究发现,解决这一问题的有效途径是在其表面制备高导电性、高耐蚀性的防护涂层.简述了PEMFCs的工作原理以及对双极板的性能要求,从不锈钢双极板的运行环境和工作要求出发,提出其自身存在的问题和所面临的改性难题.另外,对近年来不锈钢双极板的表面防护涂层进行了分类,分别阐述了碳基涂层、金属及其化合物涂层和疏水涂层在不锈钢双极板防护上的研究进展,分析对比了不同方法制备涂层的优缺点,在此基础上,明确了不锈钢双极板表面防护的发展方向和未来表面改性技术的研究热点.     

质子交换膜燃料电池金属双极板改性碳基涂层技术研究进展

对比了碳基涂层改性金属极板、未涂覆的金属极板和传统石墨极板性能的优劣,阐述了碳基涂层在优化金属极板导电耐蚀性能方面取得的最新成果,以及在质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cells, PEMFCs)环境长期运行后,碳基涂层出现性能失效及寿命受限等问题。通过分析影响碳基涂层性能的因素,指出由于非晶碳材料设计、微观结构等对其性能影响规律的系统化研究不足,导致非晶碳涂层/金属极板损伤及退化机理不明确。重点阐述了国内外关于PEMFCs金属极板改性碳基涂层材料技术的研究进展,包括调控本征碳基涂层(a-C)微观形貌优化涂层性能;采用理论计算与实验相结合的方法制备金属掺杂碳基涂层(a-C:Me),解决涂层与特定金属基体间粘附性差、压应力高等问题;设计多层结构碳基涂层以减少贯穿性缺陷。探讨了几类涂层失效机制,并对金属极板改性用碳基涂层技术进行了展望。     

质子交换膜燃料电池金属双极板的腐蚀与表面防护研究进展

    双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心多功能部件,占据电池组重量和成本的绝大部分.目前PEMFC双极板材料主要有石墨、金属及相关复合材料.与石墨类材料相比,金属材料在强度、抗气体渗透、规模化生产及加工成薄板以提高电池比功率等方面显示明显优势,但其面临的主要挑战是腐蚀问题,这导致电池性能下降.为此,国内外围绕金属双极板的腐蚀与防护问题开展了广泛研究,并取得了长足进展.本文对此进行了简要评述.     

质子交换膜燃料电池双极板的研究现状及展望

质子交换膜燃料电池（PEMFC）除具有燃料电池的一般特点（如能量转化率高、环境友好等）外,同时具有可在室温快速启动、寿命长、比功率和比能量高等特点,已成为世界各国研究热点之一。双极板是PEMFC的关键部件,对其体积、重量、性能等都具有重要影响。目前,国内外有关双极板的研究主要集中在材料和流场设计方面,尤以材料设计为研究重点。本文重点阐述了国内外双极板材料和流场的研究近况,对比分析了不同材料和流场双极板的优缺点,对其应用及发展前景进行了展望。     

Corrosion behaviour and characteristics of reforming chromized coatings on SS 420 steel in the simulated environment of proton exchange membrane fuel cells

Low-temperature pack chromization is utilized in combination with various activating pretreatment methods, including rolling and electrical discharge machining, to improve the performance of SS 420 stainless steels in the simulated environments of proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). The corrosion resistance and hydrophobicity of chromized steels are enhanced with the pretreatments. The rolled and chromized steel possessing a continuous, uniform, and hydrophobic coating exhibits the best corrosion resistance and stability among all tested specimens. Furthermore, the specimen exhibits the smallest interfacial contact resistance at a compaction pressure of 140 N cm⁻², among all tested specimens.