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。     

直接二甲醚燃料电池研究进展

从二甲醚(DME)燃料的特性和直接二甲醚燃料电池(DDFC)的优势出发,介绍了DDFC电池和电堆的开发和研究进展.分析了DDFC膜电极(MEA)中的关键材料,电催化剂、气体扩散层、电解质膜等对电池性能的影响.此外,总结了运行条件对电池性能的影响,并讨论了DDFC目前存在的问题和未来的发展方向.     

DMFC用膜电极组件的结构及性能

使用加热喷涂技术代替传统室温喷涂法制备立体化层,将立体化层引入直接甲醇燃料电池(DMFC)用膜电极组件(MEA)的结构中,优化立体化层中的Nafion载量,以增大催化层和质子交换膜之间的结合力,减少缝隙,进而降低电池内阻和物料传质阻抗.交流阻抗谱(EIS)和极化曲线证明:立体化层Nafion离子聚合物的最佳载量为0.6 mg/cm2;立体化处理的MEA较传统MEA的功率密度峰值提高19.46％;加热立体化技术将电池性能在55 ℃下提高到151.2 mW/cm2,机理是在进一步降低电池欧姆阻抗的同时,增大了催化层的活性面积.     

一体式可再生燃料电池膜电极和流场研究

一体式可再生燃料电池(URFC)对质量限制场合有着十分重要意义.膜电极(MEA)和流场构型是影响URFC性能的主要因素,为此研究了氧电极中Pt和Ir催化剂比例和两种流场构型,以及电池工作温度.通过电池双模式循环工作效率来评价膜电极和流场对一体式可再生燃料电池性能的影响.结果表明:最佳催化剂比例是:Pt与Ir质量比3∶1...     

直接甲醇燃料电池膜电极性能衰退原因的分析

分析了直接甲醇燃料电池在长时间运行过程中膜电极(Membraneelectrodeassembly,MEA)性能衰退的原因。电池经过86h的恒电流放电后,比功率由130mW·cm-2降为100mW·cm-2,现场(In-Situ)交流阻抗技术对电池放电全程监测的结果显示了电池的欧姆电阻、电荷转移电阻和传质阻力随放电时间的延长逐渐增大;循环伏安测试的结果表明,放电后电极的有效电化学反应表面积有所减小;通过扫描电子显微镜(SEM)观察了放电后MEA断面形貌,发现催化层与Nafion膜间存在明显剥离,增大了质子传导阻力。上述因素的综合作用导致了膜电极的衰退。     

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。     

磺化皂土改性直接甲醇燃料电池用Nafion膜

以磺化皂土和正硅酸乙酯(TEOS)为掺杂物,采用溶胶-凝胶法掺杂改性Nafion 212膜,并制成膜电极组件(MEA)。通过计时电流、交流阻抗等测试,研究了Nafion 212膜改性前后的甲醇渗透系数、质子电导率及电池功率密度等。改性后的Nafion 212膜,甲醇渗透系数比改性前降低了86%,质子导电率达到69.6 mS/cm;单体电池性能和甲醇渗透电流测试发现:改性膜制备的MEA的甲醇渗透电流密度在30℃和55℃时分别比改性前降低67.7 mA/cm2和61.5 mA/cm2。     

直接甲醇燃料电池膜电极组件的阳极整平层

通过考察有阳极整平层(sub-layer)的膜电极组件(MEA)的极化曲线、SEM图和内阻等,研究了阳极整平层对直接甲醇燃料电池(DMFC)性能的影响.在表面喷涂Nafion树脂,对整平层进行修饰,发现喷涂Nafion后的整平层与催化层的结合更紧密,提高了电池性能.在静止式DMFC中,以2 mol/L静止甲醇溶液为燃料,有经过修饰的整平层(1.0 mg/cm2)的MEA在常温下的功率密度达到15.3 mW/cm2,放置1 d后仅有1%的衰减.     

模拟车用工况下PEMFC寿命测试及分析

寿命是制约质子交换膜燃料电池(PEMFC)在车用领域实现商业化应用的重要障碍之一。根据普通乘用车在城市运行的功率输出数据,制定了模拟车用工况,采用此工况对燃料电池进行了1 000 h单电池寿命测试,并通过极化曲线、渗氢电流、循环伏安(CV)、电化学阻抗(EIS)等方法对燃料电池性能进行在线测试和分析。测试结果表明,在此模拟车用工况下,衰减速度为15.7μV/h(800 m A/cm2),单电池经过1 000次工况循环后,膜电极组件(MEA)渗氢电流无明显变化,电化学比表面积(ECA)衰减幅度为34.14%。     

用微机电系统技术制微型PEMFC及其性能研究

采用氧化、光刻、KOH湿法腐蚀和溅射等一系列微机电系统(MEMS)工艺,在n型单晶硅片衬底上制作微型质子交换膜燃料电池(mPEMFC)的精细流场,并用扫描电子显微镜(SEM)观察所形成的流场微观形貌。将加工好的流场板分别与不同的膜电极组件(MEA)叠片式组装成H2-空气自呼吸式mPEMFC。所制成的单体电池的体积约为0.3cm3,质量不足0.65g。在20℃,相对湿度RH为(60±5)%的室内环境下,用三种不同MEA即Nafion112、Nafion1135自制热压MEA和GorePrimeaR5561MEA组装成的电池,其峰值比功率、体积比功率和质量比功率分别为123、112、58mW·cm-2,410、373、193W·L-1,189.2、172.9、89.2W·kg-1。通过比较上述三种不同mPEMFC的性能,分析了影响电池性能的若干因素。用Nafion1135MEA组装的mPEMFC以50mA·cm-2进行累计260h长时间放电实验,电池电压保持在0.6V以上。     

PEMFC水含量的在线表征及暂态过程分析

采用电流线性扫描的方法,研究了暂态条件下PEMFC内氧还原反应(ORR)生成水量对电池性能的影响。利用微探针方法探讨了不同操作条件下燃料电池中膜内水含量的变化情况。结合电化学交流阻抗技术以及相关经验公式,分析了暂态条件下燃料电池MEA内水的扩散特性。结果表明,暂态过程中电流与电压之间的响应在秒级以内,而燃料电池的高频阻抗(HFR)变化相对于电流存在着明显的滞后现象(对于Nafion212在15～20s)。此外,还就燃料电池的吹扫操作进行了探讨研究,并对实验结果进行了理论分析和解释。     

燃料电池

介绍了一些主要类型燃料电池(碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物电解质燃料电池、离子交换膜燃料电池和直接氧化甲醇燃料电池)的新进展.讨论了它们可能的应用前景.     

自呼吸式DMFC膜电极组件的新结构

提出一种新型的自呼吸式膜电极组件(MEA)结构,将用作阴极集流体的薄金属拉伸网直接嵌入阴极催化层中。电化学阻抗分析表明,新型MEA比传统MEA的欧姆电阻和扩散阻抗更小。新型MEA的最大功率密度可达9.6 mW/cm2(电池温度为25℃),比传统MEA提高了10.3%。长时间40 mA/cm2恒流测试表明,新型MEA有增强的氧传输速率和较好的水管理能力,因此电压衰减速率较小。     

质子交换膜燃料电池膜电极组件研究

膜电极组件(MEA)是质子交换膜燃料电池的核心部件。系统地研究了MEA的组成和结构对其性能的影响。研究提出:催化层中掺杂Nafion聚合物的亲水电极比传统的催化层中掺杂PTFE的疏水电极性能有了较大的提高;不同种类质子交换膜对MEA的性能影响很大,Nafion112和Dow膜是目前比较适宜的质子交换膜;采用石墨类碳纸的电极性能高于采用碳纤维类碳纸的电极;电极催化层中Nafion聚合物的最佳含量比为30%左右。根据氢电极和氧电极反应难度的不同,提出为了减少催化剂的用量同时不显著影响电池的性能,氢电极的铂载量应该低于电极的观点,并通过了实验验证。     

中温质子交换膜燃料电池及电堆性能研究

考察了Nafion212和山东东岳集团提供的短支链,低EW值的全氟磺酸膜(PFSA)质子传导率,并制备MEA,分别在75、85℃以及95℃三个温度条件下进行了单电池测试.测试结果表明:在95℃温度条件下,山东东岳集团提供的PFSA性能优于Nafion212膜,因此选取前者提供的质子交换膜制备5片MEA组装成100 W电...     

微型直接甲醇燃料电池的研究进展

介绍了微型直接甲醇燃料电池(μDMFC)用膜电极组件(MEA)的特殊改性,以克服燃料和氧化物低流通性及阴极结构性水淹的问题;介绍了μDMFC的原料储存供应、集电板加工和堆体设计的进展;对μDMFC的发展和改进进行了展望.     

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。     

车用质子交换膜燃料电池低温起动研究进展

燃料电池系统不能在零摄氏度以下的环境中正常起动是阻碍燃料电池汽车商业化的主要障碍之一。对国内外质子交换膜燃料电池低温起动的研究进展做了概括。介绍了低温环境对燃料电池的使用以及对零部件和膜电极(MEA)的影响。介绍了燃料电池低温起动仿真研究使用的主要物理模型。对已经获得专利的燃料电池低温起动策略和方法做了分类,并比较了不同起动策略的优点和缺点。提出了未来燃料电池低温起动研究的方向和重点。     

日本丰田与马自达计划联手推出燃料电池/插电混动车

<正>随着全球各区域市场排放法规收紧,日本丰田和马自达汽车公司均以百公里油耗2.5升作为旗下产品降耗目标。为加速达标并降低成本,两家公司考虑共享燃料电池及创驰蓝天(Sky Activ)动力技术,推出全新环保车型,新车型或为燃料电池和插电混动车。强强联手深化合作从路透社东京获悉,丰田和马自达正在进行协商,计划共享丰田的燃料电池及马自达的创驰蓝天动力技术,以满足日趋     

CO对PEMFC性能影响研究

天然气、甲醇等碳氢化合物重整制氢作为燃料正在应用到质子交换膜燃料电池领域。为系统地研究重整气中CO对质子交换膜燃料电池性能的影响,采用热压法自制膜电极,研究了CO浓度、催化剂种类、操作温度、增湿操作等因素对质子交换膜燃料电池性能的影响。实验结果表明:20×10~(-6) CO浓度即能使电池性能显著下降60%~70%;Pt Ru/C催化剂对抗CO中毒的能力较Pt/C催化剂有明显提升,在100×10~(-6) CO浓度下能使性能提高70%;提高工作温度能有效地改善阳极CO中毒状况,在50×10~(-6) CO浓度并加湿的条件下,当操作温度从80℃提高到120℃时电池性能可增加一倍。同时增湿操作有利于改进电池在低浓度CO下的发电性能。