氢燃料电池应用及质子交换膜燃料电池研究

本文介绍燃料电池组成、分类、特征，着重介绍质子交换膜燃料电池（ＰＥＦＣ）的优势、机理、发展现状及应用前景。     

质子交换膜燃料电池建模方法研究

通过对质子交换膜燃料电池工作原理进行研究,分析电池工作过程中影响输出的几个主要因素即电化学电动势、活化极化过电压、欧姆极化过电压、浓度极化过电压,对燃料电池进行数学描述,建立燃料电池数学模型。并利用Matlab／Simulink仿真平台对质子交换膜燃料电池模型进行仿真分析。仿真结果表明：此模型能真实反映质子交换膜燃料电池工作特性。本文还介绍质子交换膜燃料电池的人工神经网络建模方法。     

基于专利分析研究质子交换膜氢燃料电池气体扩散层发展态势

分析近年来国内外质子交换膜氢燃料电池气体扩散层相关专利的申请情况，反映目前质子交换膜氢燃料电池气体扩散层产业的发展情况，为质子交换膜氢燃料电池气体扩散层生产技术及研发提供参考。借助Incopat数据库，利用质子交换膜氢燃料电池气体扩散层及含义相似的关键词进行公式检索，对质子交换膜氢燃料电池气体扩散层历年相关专利申请趋势、申请人、技术分布和法律状态等检索结果进行解析。结果表明：我国质子交换膜氢燃料电池气体扩散层相关专利与国外相比，虽然存在专利申请数偏低的问题，但正处于蓬勃发展的时期。我国现有的质子交换膜氢燃料电池气体扩散层相关专利申请的关键核心技术偏少、专利转化率低，有较大的创新和发展空间。针对质子交换膜氢燃料电池气体扩散层相关专利申请存在的问题，应加强质子交换膜氢燃料电池气体扩散层相关生产技术创新，提高质子交换膜氢燃料电池气体扩散层的质量，加大高质量产品的开发投入，提高科技成果转化率，加快质子交换膜氢燃料电池气体扩散层相关企业的专利布局。     

燃料电池质子交换膜的研究现状

目前燃料电池质子交换膜的研究正引起人们越来越多的关注,质子交换膜是质子交换膜燃料电池的核心组件.较详细地介绍了全氟化质子交换膜,部分氟化质子交换膜,有机/无机纳米复合质子交换膜,新型无氟化质子交换膜的性能及最新研究状况,最后对其发展前景进行了探讨.     

质子交换膜燃料电池及其双极板的研究

为了降低质子交换膜燃料电池双极板的成本,提高质子交换膜燃料电池的性能,综述了质子交换膜燃料电池的基本结构、工作原理、主要优点及应用领域,分析了质子交换膜燃料电池双极板的特点及功能,介绍了制备质子交换膜燃料电池双极板的新材料及新工艺:中间相碳微球材料,凝胶注模成型工艺和中间相碳微球素坯的掺杂催化石墨化烧结工艺.提出了应用质子交换膜燃料电池及其双极板的新材料新工艺来降低其生产成本,为质子交换膜燃料电池及其双极板的研发指出了方向.     

燃料电池质子交换膜的研究进展

本文从质子交换膜的发展入手 ,指出全氟磺酸型质子交换膜是目前最适合燃料电池的膜材料 ,并对其结构特点及优缺点进行了重点分析 ,论述了目前质子交换膜的发展趋势     

聚合物质子传导电解质膜的研究进展

聚合物质子传导电解质膜(或称质子交换膜)作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的电解质和隔膜,其性能在很大程度上决定了PEMFC的性能.本文对目前已商业化的全氟磺酸膜和部分氟化膜以及目前正在大力开发的非氟化质子交换膜的状况及研究进展进行了介绍,并讨论了这些质子交换膜的结构、制备、性能以及它们在燃料电池中的应用.     

硼氢化钠-质子交换膜燃料电池的研究发展趋势

对硼氢化钠-质子交换膜燃料电池的国内外近期研究进行了综述,重点分析了硼氢化钠水解制氢用催化剂的制备、性能、水解制氢副产品再生和硼氢化钠-质子交换膜燃料电池系统的装置设计,提出了多组分合金化与多孔结构化催化剂的研究思路,强调了硼氢化钠-质子交换膜燃料电池系统研制的必要性和迫切性.     

燃料电池用质子交换膜的研究进展

质子交换膜是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的和绝缘电子的作用,其性能和寿命直接决定电池的性能和寿命.从膜材料的角度分类,综述了质子交换膜燃料电池用主链含氟聚合物膜、元素有机聚合物膜以及芳香族碳氢化合物膜的特性和研究现状.     

燃料电池用全氟磺酸型复合质子交换膜的研究

本文评述了用于质子交换膜燃料电池的几种全氟磺酸型复合质子交换膜的研究情况。根据这几种膜的制备工艺 ,评价了它们的优、缺点 ,以及在燃料电池上的潜在使用能力和性能 ,预示了燃料电池用质子交换膜的发展方向     

高温质子交换膜的研究进展

高温质子交换膜能解决传统燃料电池电极催化剂CO中毒、复杂的水热管理等问题,成为当今燃料电池发展研究的焦点。结合质子交换膜的结构与性能之间的关系,分析了分子结构设计对膜性能的重要影响,总结了接枝型、复合型质子交换膜、新型耐热交换膜的研究现状。对有机/无机粒子复合膜材料,磷酸掺杂聚苯并咪唑(PBI)、聚芳硫醚砜(PASS)等类型膜材料进行了评述,为高温质子交换膜的研究指明了方向。     

质子交换膜燃料电池水管理动态模型研究

水管理是质子交换膜燃料电池取得良好性能的关键因素之一,膜中水的含量及其分布的不均匀造成了电池性能下降。限于试验条件及测试技术,为了更好地探明电池中水的行为及分布,研究者们开展了大量的数学模型和仿真模拟。从质子交换膜燃料电池的工作原理角度出发,回顾了有关质子交换膜中水传递从一维模型到三维模型的发展历程,并阐述了各个阶段研究的要点、限定条件和主要的研究成果。同时,提出了未来水管理方面数学模型和仿真模拟发展的新方向。模型的完善有利于燃料电池控制策略的研究,这将为电池的优化设计提供理论基础。     

离子液体在聚合物质子导电材料中的应用研究进展

以Nafion为代表的全氟磺酸水化膜是目前聚合物电解质膜燃料电池(PEMFCs)中最常用的质子交换膜(PEM),但此类膜的质子导电性能强烈依赖于水,由水的冻结或蒸发会使其失去质子导电性能。离子液体具有接近零的蒸汽压、低熔点、较宽的电化学窗口,将离子液体引入PEM体系可望大大扩展PEM的工作温度范围,提高其电导率。文中对近年来离子液体在聚合物质子导电材料中的应用进行了综述,并对其研究发展前景作了展望。     

燃料电池用质子交换膜的研究进展

对燃料电池用质子交换膜的研究进展进行了简要的概述,特别是从膜材料角度分类．较详细的介绍了全氟化质子交换膜,部分氟化质子交换膜,接枝、交联、共混型质子交换膜等的特性及最新的研究状况,并对其发展前景进行了探讨．     

有机/无机纳米复合质子交换膜的研究进展

通过有机/无机复合的方法可以得到聚合物电解质膜燃料电池(PEMFCs)中用的纳米复合质子交换膜,膜的工作温度、保水能力、机械强度、抗渗透性能和薄膜的综合性能都有大幅度的提高.本文评述了研究得较多的几类有机/无机纳米复合质子交换膜的性能特点及最新研究进展,提出了有机/无机复合质子导电薄膜材料的一些设计和制备原则.     

燃料电池非氟质子交换膜的研究进展

质子交换膜燃料电池是一种高效环保的发电技术,具有良好的应用前景.质子交换膜是其核心组件,目前商业化的全氟磺酸型质子交换膜材料存在成本高、无法高温操作和对环境有害等缺点,因此,开发新型的低成本、高性能的非氟质子交换膜成为研究的热点之一.介绍了非氟质子交换膜的开发以及对其进行改性的方法,同时还综述了非氟质子交换膜微观结构研究以及改性对其微观结构的影响.     

燃料电池质子交换膜电导与阻醇性能测试方法研究

质子交换膜（PEM）是直接甲醇燃料电池（DMFC）的核心部件,而PEM的电导率和阻醇性能是决定PEM乃至DMFC性能的关键因素。采用自行建立的改进型交流两电极法测量磺化聚醚醚酮（SPEEK）材料PEM的电导率,采用扩散池和折光仪测试PEM甲醇透过性能。结果表明,这些测试装置简易可靠,数据重现性较好,膜的电导率测试对30℃至90℃之间不同的测试温度条件灵敏度较高,膜的电导率和甲醇透过性能测试对不同成膜材料和制膜溶剂均具有较高的分辨率。     

质子交换膜燃料电池双极板研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一,在燃料电池中主要起分隔氧化剂与还原剂,使生成的水顺利排出,分隔电池堆中的每个电池和收集输送电流的作用.质子交换膜燃料电池双极板的成本与性能对推进燃料电池的产业化进程有很大影响.双极板材料主要有无孔石墨材料、金属或合金材料以及各种复合材料,针对这些双极板材料的优缺点进行了比较.流场设计目前采用较多的是蛇形流场,其它的还有网格状流场、叉指形和肺形等.     

Discovering Reactant Supply Pathways at Electrode/PEM Reaction Interfaces Via a Tailored Interface-Visible Characterization Cell

In situ and micro-scale visualization of electrochemical reactions and multiphase transports on the interface of porous transport electrode (PTE) materials and solid polymer electrolyte (SPE) has been one of the greatest challenges for electrochemical energy conversion devices, such as proton exchange membrane electrolyzer cells (PEMECs), CO₂ reduction electrolyzers, PEM fuel cells, etc. Here, an interface-visible characterization cell (IV-CC) is developed to in situ visualize micro-scaled and rapid electrochemical reactions and transports in PTE/SPE interfaces. Taking the PEMEC of a green hydrogen generator as a study case, the unanticipated local gas blockage, micro water droplets, and their evolution processes are successfully visualized on PTE/PEM interfaces in a practical PEMEC device, indicating the existence of unconventional reactant supply pathways in PEMs. Further comprehensive results reveal that PEM water supplies to reaction interfaces are significantly impacted with current densities. These results provide critical insights about the reaction interface optimization and mass transport enhancement in various electrochemical energy conversion devices.