造孔剂对PEMFC膜电极性能的影响

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极的催化层中加入造孔剂以减小气体反应物的扩散传质阻力。提出了两种新型造孔剂,分别为低分解温度的NH_4HCO_3和高溶解度的(NH_4)_2SO_4。实验结果表明,加入适量的造孔剂NH_4HCO_3,可使膜电极在H2-空气条件下的输出功率获得显著提高;加入适量的造孔剂(NH_4)_2SO_4,可使膜电极大电流工作时的性能得到明显改善。环境扫描电镜(ESEM)的测试结果表明,造孔剂的加入使膜电极催化层的孔结构得到优化,更有利于传质过程的顺利进行和提高催化剂Pt的利用率。     

质子交换膜燃料电池亲水电极研究

用质量百分比为40%Pt/C Nafion制备了亲水电极,并与Nafion112质子交换膜热压制备了质子交换膜燃料电池膜电极组件.用恒电流极化和电化学阻抗谱研究了电极组分对性能的影响,同时优化了各组分的含量.在碳纸基体和催化剂层之间引入了C/FEP催化剂支撑层,支撑层碳粉的优化载量为0.8 mg/cm2,FEP的优化质量百分含量为40%.电极催化剂层Pt的适宜载量为(0.40±0.05)mg/cm2,Nafion的优化质量百分含量为30%.     

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.     

直接甲醇燃料电池膜电极电化学性能影响因素

研究了温度、Nafion膜类型、甲醇浓度和甲醇流量对直接甲醇燃料电池 (DMFC)膜电极 (MEA )电化学性能的影响。甲醇流量的改变几乎不影响膜电极性能 ,而温度、Nafion膜类型和甲醇浓度对膜电极电化学性能有明显影响。在阴极为常压空气的条件下 ,本实验得到的MEA的最佳运行参数为 :t=60℃ ,聚合物电解质为Nafion 117膜 ,甲醇浓度为 1mol/L ,甲醇流量为 1ml/min或 6ml/min。     

微型PEMFC非增湿膜电极的优化

对微型质子交换膜燃料电池(PEMFC)的非增湿膜电极(MEA)制备工艺进行了优化研究.通过对热压条件、催化层组分、扩散层材料及质子交换膜的厚度等的控制,获得了综合优化参数.采用优化后的MEA组装单体微型PEMFC,在常温、常压及反应气体非增湿的条件下,MEA的峰值功率可达0.166 W/cm2,MEA长时间运行性能未见明显衰减.     

PEMFC膜电极组件关键材料的回收

对质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极组件(MEA)的结构及关键材料做了介绍,综述了MEA关键材料的回收方法。认为超临界流体法较好;醇分离法和浸渍分离法如能作进一步改进,也值得考虑。     

用EIS研究PEMFC膜电极的活化机理

为使质子交换膜燃料电池的膜电极达到和发挥其最佳性能,对其进行活化是一种有效方法,变流强制活化对提高膜电极的电化学性能比较理想。用电化学阻抗谱(EIS)对膜电极活化过程机理的研究表明,氧电极在活化过程中电化学反应电阻大大降低,氢电极和氧电极的双电层电容均显著增大,活化过程大大增加了膜电极的电极有效面积,有利于膜电极性能的提高。     

膜电极压缩对HT-PEM燃料电池性能的影响

膜电极(MEA)的压缩率对高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)的性能具有重要影响。实验中采用相同厚度的MEA和5种不同厚度的垫片,在最大预紧力下,自行组装了5种HT-PEMFC。实验测试了HT-PEMFC的性能曲线和交流阻抗特性曲线,分析了燃料电池安装时的压缩率和电池温度对其伏安特性和交流阻抗特性的影响。实验结果表明HT-PEMFC的性能随电池温度升高而提高;MEA压缩率为20.8%的HT-PEMFC性能明显优于其他压缩率的电池性能。实验结果对HT-PEMFC操作参数优化和实际应用具有重要价值。     

质子交换膜燃料电池膜电极铂担载量分析测定

膜电极组件(Membrane electrode assembly,MEA)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部分,其催化层的铂含量与电池的性能和成本密切相关.通过直接处理MEA的方法得到测试样品,然后用三种方法(石墨炉原子吸收光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱和极谱分析法)分别测定其铂含量.通过对比三种方法的测试结果和理论计算值,建立了一种准确、方便的膜电极处理和铂担载量测试方法来分析、评价PEMFC的关键材料--MEA.     

国产材料燃料电池膜电极的性能研究

为降低燃料电池成本,促进国产燃料电池关键材料的广泛应用,利用国产石墨碳纸、国产全氟磺酸质子交换膜、国产Pt/C催化剂等燃料电池关键材料,采用基于固体电解质支撑催化层的工艺制备了膜电极多层组件.并组装了常压氢-空质子交换膜燃料电池,并对电性能进行了测试分析.通过对国产材料膜电极催化剂层载量、平整层载量以及制备工艺的优化,制备出了性能稳定的高性能国产材料膜电极.实验结果表明,在常压、操作温度为60℃、加湿温度50℃的条件下,国产材料H2-Air燃料电池的最高比功率可达到0.55 W/cm2.实验表明.国产材料膜电极活性面积从5cm2增大到25 cm2.电池在0.5 V至开路区间的电性能几乎没有衰减,为大面积电堆的应用打下了坚实的基础.     

重整气为燃料的质子交换膜燃料电池性能研究

质子交换膜燃料电池以其高效、无污染的特性 ,成为新型的清洁发电方式。常规质子交换膜燃料电池采用纯氢为燃料 ,限制了其应用范围 ,研究以重整气为燃料气的质子交换膜燃料电池对其商业化具有重要意义。本文就重整气中的各组分对燃料电池的性能影响作了系统的实验研究。实验结果表明 :CO的毒化作用、氮气的稀释作用、CO2 的稀释作用及其与CO的反应平衡对电池性能有较大影响 ;重整气为燃料气时 ,宜采用PtRu系列电催化剂     

质子交换膜燃料电池中氢电极和氧电极性能的研究

采用三种活性碳和三种还原剂,通过化学还原得到Pt/C催化剂.将涂在碳布上的Pt/C催化剂在125℃下热压在Nafion膜上,制成氢电极和氧电极,用循环伏安和极化方法研究了Pt/C-Nafion膜电极的性能.结果表明,这种电极的性能主要与活性碳的种类有关,而制备催化剂的还原剂起着次要的作用.对质子交换膜燃料电池的电流-电压性能和放电行为进行了初步研究.     

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。     

PEMFC流场结构对电池性能的影响

在PEMFC中,阴极的流场对电池性能有着重大的影响。好的阴极流场能更有效的排出电池内部生成水并大大提高电池的输出功率。在原有流场的基础上设计出具有不同特点的新型流场,再利用H2-空气PEMFC单电池进行实验比较各种流场的性能,同时对直通道和蛇型流场分别在雷诺数Re和进出口压差进行分析。比较压差与电池排水的关系,得出较高压差具有较好的电池性能。     

MH-Ni动力电池性能影响因素与机理的研究

研究了电极材料、结构设计、电解液组成以及化成制度对SC动力型MH-Ni电池性能的影响。实验结果表明:MmNi5基贮氢合金中La含量的提高,合金晶胞体积增大,表面活性提高,改善MH-Ni电池高倍率放电性能,降低电池内压;合金的粒径过于细化,增加了电极间的接触电阻,导致电池高倍率放电性能恶化,合适的粒径分布不仅增加合金的活性表面,又能提高电池的放电平台。镍电极中钴添加剂采取化学共沉积-表面沉积-机械混合分步复合掺入方式,Ni(OH)2晶体形成缺陷,并在化成过程中形成良好的CoOOH导电网络,提高了电池的放电性能;优化的集流结构设计,降低了电子导电阻抗;电解液中Na含量的提高,溶液的电导率下降,不利于电池高倍率放电,但适量的Na能够改善电池的高温性能。对封口电池采用高温预活化制度,合金表面形成微裂纹,产生晶体缺陷,提高了合金的活性;Ni(OH)2晶粒微晶化,产生晶格缺陷,提高质子迁移能力,因此大电流放电性能较好。     

阳极气体杂质对PEM燃料电池性能的影响

气体中的杂质对燃料电池的毒化影响是阻碍质子交换膜燃料电池（PEMFC）商业化的主要原因之一。综述了阳极气体杂质（Co、CO2、H2S、NH3和各种碳氢化合物）对电池性能的影响,并进行了比较。研究表明,杂质对电池的影响与杂质浓度、电池温度、电流密度、毒化时间以及气体压力等因素有关。     

空气中SO2杂质气体对PEMFC性能的影响

质子交换膜燃料电池(PEMFC)通常采用空气作为氧化剂的载体,空气质量对PEMFC的性能产生一定的影响,而其中SO2是空气中的主要污染物之一.主要通过恒电流放电曲线、极化曲线、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等方法,研究了空气中含不同浓度的SO2时电池的中毒行为,并初步分析了催化剂中毒的机理,为进一步解决燃料电池环境适应性问题奠定了基础.     

高性能泡沫镍电极的研究

研究了ＨＰＭＣ、ＣｏＯ,ＺｎＯ含量对泡沫镍电极性能的影响。结果表明,在镍正极中加入ＣｏＯ可以大幅度提高Ｎｉ－（ＯＨ）２利甲率,但电极只含ＣｏＯ不能有效抑制膨胀,同时添加ＣｏＯ、ＺｎＯ可以大幅度提高电极寿命。此外,少量ＺｎＯ的加入对Ｎｉ（ＯＨ）２利用率影响较小。在本论文的实领条件下,制造高性能泡沫镍电极的合适工艺为：ＨＰＭＣ、ＣｏＯ、ＺｎＯ掺入量分别为０．５％、９％、４．５％。制尾的ＭＨ－Ｎｉ电池的容量在１３００ｍＡｈ以上,１Ｃ循环寿命在３００次以上,０．２Ｃ放电１．２Ｖ以上时间占总的８０％以上,１Ｃ放电１．２Ｖ以上时间占总的６０％以上。     

质子交换膜燃料电池薄型石墨双极板研究

通过用有机硅树脂对高分子环氧树脂及线型酚醛树脂进行改性后和导电材料膨胀石墨制作复合材料,然后将该复合材料采用模压制作燃料电池双极板,由于有机硅树脂添加,使复合材料的伸长率大大提高,而树脂固化后的机械性能几乎没有受到影响,从而使复合材料的厚度可减小以制作成薄型石墨双极板.