质子交换膜燃料电池双极板的材料与制备

双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一,不但影响电池的性能,而且影响电池的成本,成为燃料电池产业化的瓶颈。目前主要集中在金属板和石墨板两种材料上,而这两种材料各有优缺点。综述了各种双极板制备方法及处理方法,提出复合双极板将是未来发展的方向。     

质子交换膜燃料电池复合双极板材料研究

以热塑性树脂聚苯硫醚(PPS)、中间相碳微球(MCMB)为主要原料,采用模压工艺制备了质子交换膜燃料电池用复合双极板。考察了树脂含量、成型时间及活性炭、碳纤维对双极板性能的影响,并对所制得双极板的截断面进行了形貌分析(SEM)。研究表明树脂质量分数为20%时,双极板综合性能达到最佳;双极板的成型时间不应少于30min;添加活性炭会使双极板性能下降,添加碳纤维有利于双极板各项性能的提高。通过经济分析提出,所开发的双极板材料可以减小燃料电池的成本。     

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。     

质子交换膜燃料电池双极板的研究进展

质子交换膜燃料电池具有低温快速启动、比能量高、零排放、高效率等特点,应用前景广阔。低成本高效双极板成形方法成为制约质子交换膜燃料电池商业化的瓶颈之一。主要从材料选择和制备、流场结构布置以及双极板制造方法等方面,详细阐述了双极板的国内外研究现状及发展趋势,提出了微累积成形新方法,最后展望了双极板的研究方向。     

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。     

热处理不锈钢用作质子交换膜燃料电池双极板

双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一,其性能的好坏不但影响电池的性能,而且影响电池的成本,成为燃料电池产业化的瓶颈。通过高温热处理不锈钢板,使不锈钢中碳与其中的铬等金属反应,在不锈钢的表面生成导电的金属碳化物晶粒,减小不锈钢与电极的接触电阻。实验结果表明,304不锈钢经过空气气氛下,820℃处理1h后,与柔性石墨的接触电阻降低了4～5倍,200h腐蚀实验后,测定的接触电阻没有明显增加,表明通过热处理技术可以在不降低耐腐蚀性能的前提下,减小不锈钢与石墨的接触电阻,使其可以用做质子交换膜燃料电池双极板。     

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。     

转印法制备质子交换膜燃料电池膜电极组件

转印法是一种间接将催化层涂布在质子交换膜上的膜电极组件制备方法,其制备工艺简单,周期短,且制备过程中质子交换膜不与任何溶剂接触,有效避免了膜的溶胀问题。采用刮刀涂布技术,将催化剂浆料均匀地涂布于转印膜上,调节刮刀间隙与刮刀运行速度可有效地控制金属催化剂的载量。扫描电子显微镜法(SEM)测试表明转印后的催化层表面形貌完整、孔隙分布均匀,膜电极各组件之间结合紧密且厚度一致。将该工艺制备的膜电极组装成单电池,测试结果表明:在阴、阳极Pt载量分别为0.463、0.264 mg/cm2条件下,以空气作为阴极反应气体的单电池在常压下的最大功率密度可达0.75 W/cm2。     

质子交换膜燃料电池集流板的欧姆热效应研究

通过分析研究质子交换膜燃料电池集流板的欧姆热效应,得出了集流板欧姆热方程,并用此方程分析了不同材料、厚度、高度以及引线方式的集流板对其发热量的影响。研究发现集流板的发热量过大,会使得与其相邻的单电池由于温度过高而导致该单电池性能下降。通过对比集流板与电池的发热量,发现在一定条件下集流板的发热量已不能忽略,因而,在实际应用中必须考虑集流板的冷却设计。     

质子交换膜燃料电池的研究进展

介绍了质子交换膜燃料电池的核心组成与工作原理，对燃料电池的膜材料和电催化剂、膜电极技术的发展现状以及对膜电极的制作工艺和结构优化进行了评述和分析，指出了目前质子交换膜燃料电池研究存在的问题及发展趋势。     

中间相炭微球(MCMB)水基浆料的流变性

研究了固相含量、混合方式、分散剂种类及加入量、粉料加入方式及除气处理方式等因素对中间相炭微球(MCMB)水基浆料黏度和稳定性的影响.结果表明:浆料黏度随固相含量的增加而增加;球磨比搅拌有利于降低浆料黏度并提高稳定性;Darvan-821A分散剂的分散效果比Tween80好;球磨浆料的最大固相含量为60.06%,而搅拌浆料为53.00%;循环水真空泵比旋片式真空泵有利于浆料的低黏度和稳定.     

质子交换膜燃料电池金属双极板研究

通过对金属材料在腐蚀测试池和实际电池中电化学性能和接触电阻性能的对比研究,优选出一种表面无须处理、耐腐蚀性能与石墨相当的镍-铁-铬合金双极板材料。该合金材料加工的双极板装配成质子交换膜燃料电池后,在电流密度600A·cm-2放电时,额定工作电压达到0.72V,经过累积近300h的测试,性能没有出现明显衰减,表明其可直接在质子交换膜燃料电池环境下稳定工作。     

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研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)因无电解质腐蚀问题,能量转换效率高,可室温快速启动,在电动车、便携式电子设备、固定电站和军用特种电源等方面都有广阔的应用前景。研究了质子交换膜燃料电池实用化的技术及机理,对其结构缺陷进行了分析,认为开拓新的催化剂体系,合成出活性更高、稳定性更好的催化剂对于燃料电池来说意义重大。     

百瓦级新型金属双极板PEM燃料电池堆研制

研制了采用冲压成型薄型金属双极板的百瓦级质子交换膜(PEM)燃料电池堆。对电池堆进行了不同操作条件下的性能测试研究。实验结果表明,所采用金属双极板材料能够在质子交换膜燃料电池工作环境下长时间稳定运行。     

复合材料双极板质子交换膜燃料电池

测定了两种树脂对导电骨料的润湿性,研究了树脂及其含量对复合材料双极板性能的影响。采用对导电骨料浸润性好的树脂作粘合剂,通过模压一次成型技术制备出复合材料双极板的电导率大于300S/cm,抗折强度大于30MPa,空气透气率为10!7cm2/s。并进行了电堆组装及电性能和稳定性测试。结果表明,在较小的电流密度(<1.0A/cm2)条件下,复合材料双极板的电性能和石墨材料双极板相当,在较大的电流密度(>1.0A/cm2)条件下,其电性能要稍优于石墨材料双极板;电池经350h放电试验并重复启动电池100次以上,双极板性能稳定。     

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。     

PEM燃料电池流场板

流场板是PEM燃料电池重要元件之一 ,它能够均匀分配电池放电所需的燃料与氧化剂 ,保证电流密度分布均匀 ;能使电池生成水在反应尾气吹扫和夹带下顺利排出。本文对流场板的各种结构与性能做一综述 ,主要涉及了多孔材料流场板、点状流场板、网状流场板及蛇型流场板等 ,其中对蛇型流场板做了较详细的介绍。这将为燃料电池的研究和设计提供参考     

质子交换膜燃料电池的0℃以下耐受性

车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)应具备环境适应性,但水-冰相变会影响膜电极组件(MEA).以-10℃及-20℃到正常操作温度的冰冻-解冻循环模拟实际工况,考察了水结冰对PEMFC性能的影响,结果表明:PEMFC的电化学活性表面积变小,扩散层的孔结构发生了变化,PEMFC的性能衰减.采用干燥N2吹扫、真空排水和RH=58.0%(25℃)的反应气吹扫等3种方法来避免水结冰的影响,发现经过冰冻-解冻循环后,PEMFC的性能均未下降.