燃料电池用质子交换膜研究进展

简要介绍了用于质子交换膜燃料电池的质子交换膜的工作原理和性能特点 ;对现有质子交换膜的结构和性能进行了分析和比较 ;阐明了针对作为质子交换膜燃料电池重要组成部分的质子交换膜进行深入研究和开发 ,将推进质子交换膜燃料电池技术的商业化进程。     

质子交换膜燃料电池控制策略综述

本文简单介绍了质子交换燃料电池的工作原理,分析了影响其工作性能的重要因素,对目前质子交换膜燃料电池控制方法的国内外研究现状进行综述,并结合当前研究现状,对质子交换膜燃料电池系统控制今后的发展方向进行了展望。     

燃料电池用质子交换膜的研究进展

综述了燃料电池 (PEMFC)的关键技术———质子交换膜的最新研究进展 ,并介绍和分析了提高质子交换膜的高温质子传导性能的不同方法及特点。     

质子交换膜燃料电池CCM膜电极

采用喷涂工艺制备了三合一(CCM,Catalyst Coated Membrane)型质子交换膜燃料电池膜电极,研究了分散剂、催化剂、质子交换膜对膜电极性能的影响.结果表明:CCM型膜电极的放电性能好于传统热压方法制备的膜电极;乙醇、异丙醇和乙二醇等水溶液分散剂对CCM膜电极中低电流密度区放电性能影响不大,而在高电流的浓差极化控制区乙二醇最佳,而乙醇最差;优化催化剂的Pt担量和阴极催化剂的用量能够显著提高膜电极的性能,而通过减小质子交换膜的厚度,降低膜的面电阻可以进一步提高膜电极的放电性能.     

质子交换膜燃料电池发展现状

介绍了质子交换膜燃料电池（PEMFC）的结构、组成和工作原理，叙述了不同质子交换膜的来源特点及导电性与膜参数的关系；对不同电极和电极催化剂性能作了评述；综述了目前几种氢的来源、优缺点及质子交换膜燃料电池有关问题的发展动向和前景。     

质子交换膜中质子传递机理研究进展

质子交换膜是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的重要组成部分,质子交换膜的电导率与质子传递特性密切相关。分别对水分子和其他非水载体如杂环化合物等参与的质子传递机理的研究进展进行了综述,并介绍了新的实验测试方法以及分子模拟技术在质子传递机理研究中的应用。     

PEMFC用PTFE-Nafion复合质子交换膜研究

采用喷涂方法将Nation溶液与溶剂的混合溶液涂敷在微孔PTFE膜上,制备了PTFE-Nation复合膜.用复合膜制备了"三合一"膜电极并组装了电池堆进行测试.使用SEM、交流阻抗仪等仪器对复合膜进行测试分析.结果表明:复合膜的氢气透过率在10-8～10-9 kPa·cm·S之间;与Nation212膜相比,复合膜具有更小的面电阻;PTFE基膜、Nation载量以及表面活性剂等对复合膜性能有显著影响.采用复合膜制备"三合一"膜电极的电池在放电电压0.6 V下电流密度达到1.1 N/cm2,优于用Nation 212膜制备的膜电极.     

微型氢空质子交换膜燃料电池系统

现代通讯、电子设备的飞速发展对电源提出了更高比能量的要求,现有的电池技术尚无法满足这样的要求。质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有比锂离子蓄电池更高的比能量,配以适当的制氢或者储氢装置,氢空PEMFC将会是有希望的未来便携式电源。组装了一个外观尺寸为6cm(L)×5cm(W)×6cm(H)的微型PEMFC电堆,包含单电池9片,采用微型风扇提供空气和散热。经过DC-DC变换,电堆输出5V电压,在常温、常压、不加湿、尾气封闭的工况下,电池净输出功率可达到6W,电池系统效率接近30%(以高热值计算)。配以微型合金储氢罐(外观尺寸f3cm×10cm),电池系统可以用4.3W的功率稳定输出约1h。该系统经过数百小时稳定性实验,电堆电压能够保持相对稳定。     

燃料电池用质子交换膜的研究现状

综述了国内外燃料电池用质子交换膜的研究现状和性能水平,结合PEMFC在实际应用中所遇到的关键问题,讨论了各种材料和结构对膜性能的影响.通过对有关资料的分析,对质子交换膜的发展方向提出了看法.     

质子交换膜燃料电池的开发和应用

简述了质子交换膜燃料电池的发展历史、工作原理、商业应用进展和与其它燃料电池性能的对比。质子交换膜燃料电池是最具商业前景的电动车电源,目前急需解决成本高和车载燃料和贮氢等技术问题。近10年内,该电池有望取得实质性进展。     

基于碱性电解槽和质子交换膜电解槽协同制氢的风光互补制氢系统优化

工程应用中碱性电解槽(AEL)和质子交换膜电解槽(PEMEL)在制氢效率和经济性上各有优劣。对此,提出AEL和PEMEL协同的复合电解槽制氢方案。利用网络层次分析法确定2类电解槽的最优容量比,将复合电解槽应用在风光互补制氢系统中,对单一AEL制氢、单一PEMEL制氢、复合电解槽制氢3种方案的多项指标进行对比分析。结果表明：在相同容量下,复合电解槽制氢设备成本是单一PEMEL制氢设备成本的52.26 %,制氢量可达单一PEMEL制氢量的97.69 %,比单一AEL制氢量多46.13 %,显著优化了系统的经济性和制氢效率,验证了所提复合电解槽协同制氢方案的有效性。     

生物质制氢技术研究综述

合理开发利用可再生清洁能源氢能,能够促进我国能源结构转变升级,推动社会绿色可持续发展。在“双碳”目标下,生物质制氢技术被认为是一种发展潜力巨大的绿色环保制氢技术,可分为热化学法与生物法。综述了这两种方法所涉及的蒸汽气化、超临界水气化、生物质热解重整、光发酵、暗发酵等制氢技术的原理、影响因素、优缺点及研究现状,并且综合分析常见生物质制氢技术存在的技术壁垒与发展障碍。对于生物质制氢技术的发展具有一定指导意义。     

质子交换膜燃料电池模型研究现状

对近十几年质子交换膜燃料电池在扩散层、催化层和膜的一维方向上、沿流道和MEA的厚度的二维方向上以及电池内整个三维方向的主要模型工作进行了简要介绍.指出模型工作可能的发展方向是:从微观角度更趋近真实地描述电池内部过程,以及发展用于复杂流场甚至电堆的全三维模型.     

质子交换膜燃料电池数学模型评述

比较和分析了不同的质子交换膜燃料电池数学模型,指出了各自优缺点。其主要结论是高电流密度时,膜电阻是主要的过电位损失;当采用空气为氧化剂时,质量传递阻力是电池性能的重要限制因素;电池伏－安曲线偏离线性区的原因是扩散层被水淹;水在膜内传递主要是电迁移和扩散,二种相反作用的结果使膜中净水传递为０．２（Ｈ２Ｏ／Ｈ＋）左右;为了防止高电流密度时,膜阳极侧失水,使膜电阻增大,必须对阳极反应气进行增湿,空气做氧化剂时,阴极亦应适当增湿;排热对水管理有重要影响,必须同时考虑水平衡和热平衡。     

新能源-质子交换膜电解槽电制氢容量双层规划模型研究

新能源电制氢是实现“2060碳中和”的关键技术之一。然而,新能源出力具有随机性,且制氢关键设备——质子交换膜（PEM）电解槽投资成本与运行成本高,因此如何为出力功率随机的新能源电站配置兼顾新能源弃电率与制氢系统经济性的PEM制氢系统具有重要意义。以风电制氢为例,首先提出随机波动输入下PEM电制氢系统全寿命周期的成本与收入模型,并以总收入、投资回收期与内部收益率为评估指标支撑系统的经济分析;基于此,针对“风电+PEM电制氢”系统,提出3种双层规划模型,上层模型分别以PEM电制氢系统全寿命周期总成本最小、总收入最大与内部收益率最大作为上层优化模型的目标函数,下层的优化目标为风电场的弃电率最小,并采用MATLAB遗传算法工具箱求解优化模型;最后,以某实际风力发电场为例,验证所提双层规划模型与风电制氢的有效性与经济可行性。     

PEM燃料电池膜电极制备方法研究进展

膜电极组件(MEA)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部件,不仅对PEMFC的性能有很大的影响,而且对降低其生产成本、加快其商业化进程具有很重要的现实意义。在简述MEA结构的基础上,根据MEA制备过程中催化剂负载方式的不同,详细介绍了目前已有的MEA制备方法;并且对MEA制备方法的发展趋势进行了展望,认为化学沉积法、电化学沉积法、物理溅射沉积法应该是目前发展的重点,同时开发适合大规模生产的制备技术非常重要。     

质子交换膜燃料电池低温启动策略研究进展

质子交换膜燃料电池低温快速启动技术是燃料电池汽车商业化应用必须解决的难题。对低温启动策略方面的研究进展进行了总结,按照启动过程中热量的来源将低温启动策略分为两大类,即低温自启动和辅助低温启动。分别从原理、优缺点及实用性角度对各种启动方法进行了较为全面的分析。在此基础上,指出自启动和辅助启动相结合的方法是最具实用前景的低温启动策略。     

质子交换膜燃料电池两相流模型研究综述

质子交换膜燃料电池中有效的水管理(尤其是两相水管理)和电池系统内部良好的水平衡是确保电池稳定运行及具有优良性能的关键因素。对质子交换膜燃料电池的工作原理、液态水的生成和迁移过程及水管理现状进行了阐述,重点对质子交换膜燃料电池二维、三维两相流模型研究的内容、现状及模型的优缺点做了较全面的综述。     

质子交换膜电导率的影响因素

质子交换膜是燃料电池的关键组件之一,其电导率直接影响燃料电池的电池性能。分别从微观和宏观的角度对影响质子交换膜电导率的因素作了全面系统的概述;重点讨论了测量方法、实验条件、电极处理以及成膜方式等外部因素对质子交换膜电导率的影响。     

聚四氟乙烯增强复合全氟磺酸质子交换膜

通过流延法以及复合膜工艺,制得了聚四氟乙烯增强复合全氟磺酸质子交换膜;对其电导率、力学性能、透氢性及尺寸稳定性等性能进行了研究。研究发现,流延法制得的聚四氟乙烯增强复合全氟磺酸质子交换膜基本达到国际同类产品的性能水平,满足质子交换膜燃料电池的应用要求,某些指标的水平甚至超过了国际同类产品。