质子交换膜燃料电池的发展现状

简要叙述了质子交换膜燃料电池的发展历史,介绍了高效、新型电催化剂、新型质子交换膜、新型双极板与流场的研究、应用、开发等关键技术,并对质子交换膜燃料电池的发展前景进行了展望。     

质子交换膜燃料电池关键技术研究进展

简述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的工作原理及特点;综述了PEMFC关键技术的最新研究进展,包括质子交换膜合成、电催化剂制备、膜电极工艺及水管理和热控制;并简介了我国PEMFC的开发情况。     

质子交换膜燃料电池加氢反应器

简述了燃料电池反应器的研究现状,根据膜反应器的设计思想,提出质了交换膜燃料电池加氢反应器的新概念,阐述了质子交换膜燃料电池作为加氢反应器的原理、可行性及应用前景。     

燃料电池质子交换膜研究进展

质子交换膜作为燃料电池的关键材料之一,得到世界各国学者的广泛关注和深入研究,已先后研发出含氟高分子类、芳香烃聚合物类以及有机/无机杂化材料的质子交换膜.本文对燃料电池工作原理进行简要概述,并针对质子交换膜的应用前景及研究现状进行分析.     

乙烷质子交换膜燃料电池的研究

研究了以乙烷作为燃料、全氟磺酸高分子膜(Nafion膜)作为质子交换膜、Pt或Pt-Ru作为电极催化剂主要组分、并通过掺杂Nafion膜作为电极内的离子导体构成的燃料电池电化学性能.研究了两种电极催化剂:Pt与Pt-Ru复合催化剂的制备及构成的单电池在不同温度及运行时间下的电化学性能.温度增加,电池性能变好;运行时间增加,电池性能下降,在相同的温度与运行时间下,Pt-Ru复合催化剂构成的电池比Pt催化剂构成的电池极化小.通过分析电极反应产物,探讨了乙烷电极及电池的反应机理.结构为C2H6,( Pt-Ru+膜材料复合阳极)/Nafion膜/(Pt+膜材料复合阴极),O2 的质子交换膜燃料电池,在150℃时,电池的最大输出电流和功率密度分别高达70 mA·cm-2和22 mW·cm-2.     

质子交换膜燃料电池仿真模型研究进展

质子交换膜燃料电池具有高效清洁等优势,是一种潜力巨大的绿色能源技术。数学模型作为一种合理可靠的工具,通过模拟电池内部的电化学传热传质过程,研究运行参数和结构参数对电池性能和寿命的影响,可以指导电池的优化设计。本文综述了近年来燃料电池催化层、气体扩散层和流道的研究模型,整理了各部件建模的影响因素和优化方法,以期对燃料电池建模以及电池各部件的优化设计起到参考作用。文中指出,考虑到现在仿真存在的局限性,未来主要研究方向为燃料电池系统研究与机理模型的结合、催化层微观结构的建模、非贵金属催化剂建模、气体扩散层衰减模型研究、大面积流道模型、三维模型温度分布研究以及全尺寸质子交换膜燃料电池模型的开发。     

质子交换膜燃料电池的研究进展

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种高效节能、工作稳定、环境友好的理想发电装置。质子交换膜是PEMFC的核心组成,是一种选择透过性膜,主要起传导质子、分割氧化剂与还原剂的作用。PEMFC用电催化剂主要为铂系电催化剂,为降低成本,提高铂的利用率和开发非铂系催化剂是今后催化剂研究的主要方向之一。对PEMFC电极的工作原理,关键组件及电池的水管理、热管理方法等作了综述。     

质子交换膜燃料电池的研究开发与应用

质子交换膜燃料电池是当前时期的新型发电装置,对我国发电技术水平提升意义重大。但在质子交换膜燃料电池推广应用中,其核心技艺限制较多。因此,本文基于质子交换膜燃料电池的研究开发现状,对质子交换膜燃料电池的具体应用展开分析。借此明确该燃料电池实践价值,强化燃料电池研究力度。     

圆柱形质子交换膜燃料电池的研究

目前质子交换膜燃料电池(PEMFC)多为平板型板框式结构,介绍了一种圆柱形新型结构的质子交换膜燃料电池。制备了外径6 mm,壁厚为1 mm的微型阳极圆管,采用涂覆法制备阳极微孔层和阴阳极的催化层,热滚压法制作膜电极(MEA),并解决了气体进出、密封与电极的引出等方面问题。应用三维软件进行结构设计,并用模拟分析软件ANSYS进行热和静力分析,最后组装成圆柱形质子交换膜燃料电池。当氢气压力为0.2 MPa、常温常压下工作时,开路电压为0.8 V,功率密度可达到8.3 mW/cm2。     

质子交换膜燃料电池催化剂制备方法

质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为一种高效的能量转换装置,具有使用温度低、转换效率高等优点,是电化学和能源科学领域的一个研究热点.本文讲述了PEMFC的概述、工作原理及其研究现状,并着重论述了PEMFC催化剂各种制备方法.     

直通道流场PEMFC电流密度分布测定实验

大功率燃料电池研究中存在的主要问题是电池在放大过程中性能出现大幅度衰减．为提高电池和电池组性能,改善电池内部水管理,优化电极组成、电池操作参数和流场板结构,对电池内部电流密度分布进行测定很有必要．     

常规流场质子交换膜燃料电池阴极二维两相流模型

对采用常规条形流场的H₂-Air PEMFC阴极建立了二维两相流模型,控制方程耦合了电传导方程、O₂和气态H₂O的对流-扩散方程、多孔介质连续性方程以及液态H₂O输运方程.利用模型计算了阴极扩散层中O₂浓度、气态H₂O浓度、电流密度以及液态水饱和度的分布,分析了扩散层中H₂O的传递方式及各组分浓度分布的特点.     

PEM燃料电池堆动态特性研究

为了探索PEM燃料电池堆的动态特性,对自制5kw PEM燃料电池堆进行了详尽的实验研究。实验结果表明,在所研究条件范围内,温度和压力越高电堆性能越好,而且电堆内阻不仅与工作温度有关,还显著地与操作压力有关。燃料电池堆对于大的负载突变反应能力强,负载变化时,在4s之内就能达到稳定状态,观察到动态极化曲线的不重合现象,它反映了电堆内部水的传质具有复杂机制。     

PEM燃料电池阴极中的液态水及其影响因素

阴极多孔介质中液态水的含量对PEM燃料电池阴极中的传质及其性能具有极其重要的影响。提出了一个二维、两相、稳态数学模型,研究PEM燃料电池阴极中两相水的传递及其对电池性能的影响。模型耦合了连续方程、动量方程和组分守恒方程,并将质子膜中的净水迁移通量作为边界条件之一来处理。通过实验的方法和数值模拟的方法,研究了电池操作压力和温度对电池性能的影响,同时验证了模型的有效性。模拟发现:提高操作压力和升高阴极加湿温度使电池阴极催化剂层(CTL)和扩散层(GDL)界面上的液态水含量大幅提高;升高阳极加湿温度,电池阴极CTL和GDL界面上的液态水含量变化不明显;而升高燃料电池的操作温度,阴极CTL和GDL界面上液态水的含量降低。     

质子交换膜燃料电池水传递模型

提出了用于研究质子交换膜燃料电池膜中水分布、水传递量分布、电流密度分布等的二维数学模型;系统地考察了电池温度、阴阳极压力差、增湿程度、质子膜厚度等条件对水的传递和膜中水分布的影响.计算结果表明:①阳极增湿能够提高气体进口段膜阳极侧水的含量;②使用越薄的质子膜,越能提高膜中水的含量;③阳极增湿程度越大,由阳极向阴极迁移的水量越多.     

同步污水处理/发电技术-微生物燃料电池的研究进展

同步污水处理／发电技术的微生物燃料电池是利用生物催化剂直接把化学能转化为电能,具有能量转化率高、污泥产率低、反应条件温和等优点。本文阐述了微生物燃料电池的工作原理,反应器的类型及结构,综述了其最新的研究进展,并对微生物燃料电池在污水处理领域的发展方向作了展望。     

热压制备低温固体氧化物燃料电池的初步研究

引言固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells,SOFC)由于具有能量转化效率高,不采用贵金属(如铂等)作催化剂,可直接使用碳氢燃料,易实现热-电联供或与燃气轮机组成联合循环系统,对环境友好,可实现长寿命运行等优点受到     

采用不同流场的质子交换膜燃料电池内部传递现象模拟

A numerical model for proton exchange membrane (PEM) fuel cell is developed, which can simulate such basic transport phenomena as gas-liquid two-phase flow in a working fuel cell. Boundary conditions for both the conventional and the interdigitated modes of flow are presented on a three-dimensional basis. Numerical techniques for this model are discussed in detail. Validation shows good agreement between simulating results and experimental data. Furthermore, internal transport phenomena are discussed and compared for PEM fuel cells with conventional and interdigitated flows. It is found that the dead-ended structure of an interdigitated flow does increase the oxygen mass fraction and decrease the liquid water saturation in the gas diffusion layer as compared to the conventional mode of flow. However, the cathode humidification is important for an interdigitated flow to acquire better performance than a conventional flow fuel cell.     

阳极孔隙率对固体氧化物燃料电池性能影响的数值分析

基于商用计算流体动力学软件及开发的燃料电池多孔介质内多组分流动和扩散、传热传质、电化学反应、电流场等复杂的物理过程的计算程序,对采用不同孔隙率阳极的平板式阳极支撑固体氧化物燃料电池(planar-electrode-support solid oxide fuel cell,PES-SOFC)的性能进行数值计算,得到不同阳极孔隙率下单电池内部各气体组分浓度、温度、电势、电流、电流密度等参数的分布。由计算结果可知,在阳极孔隙率为0.3～0.4之间时,以氢气为燃料的该类型SOFC单电池表现出较好的气体扩散和电流传导特性,相应输出电压也较高。     

硼氢化钠制氢技术在质子交换膜燃料电池中的研究进展

硼氢化钠储氢量高达10.6%,安全、无爆炸危险,携带和运输方便;供氢系统设备简单,启动速度快,产氢速度可调,因此是一个非常良好的氢载体,是为质子交换膜燃料电池供氢的理想储氢介质。硼氢化钠供氢系统也已逐步应用于质子交换膜燃料电池电源中。介绍了这种制氢方式的几项关键技术：硼氢化钠水解制氢催化剂、硼氢化钠制氢反应器、氢气净化系统等在质子交换膜燃料电池中的研究进展,并指出了今后的研究发展方向。