反胶束法制备PEMFC用Pt-Ru／C催化剂

采用反胶柬法制备质子交换膜燃料电池（PEMFC）用Pt-Ru／C催化剂．反胶柬体系由环己烷、水、表面活性剂和正辛醇组成．研究了反胶束体系中水与表面活性剂的物质的量之比（ω）、不同类型的表面活性剂和不同还原剂等因素对Pt-Ru／c催化剂性能的影响．研究表明,采用SDS为表面活性剂,控制ω值在适宜的范围内,采用强还原剂KHB4,在室温下反应,可得到粒径小、分布均匀的Pt-Ru／c催化剂．透射电镜（TEM）测试结果表明,Pt—Ru粒子的平均粒径为3．1nm;X射线衍射（XRD）分析表明,Pt—Ru／c催化剂合金化程度高,相对结晶度为3．1;能量散射能谱（EDS）分析表明,形成的Pt和Ru的含量接近实验设定值在0．5mol／L的H2SO4以及与0．5mol／L的CH3OH混合溶液中的循环伏安测试结果表明,自制Pt—Ru／C催化剂与Johnson公司商品Pt—Ru／C催化剂的电化学性能相近。     

膜电极结构对质子交换膜燃料电池性能的影响

膜电极(MEA)作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心组件之一，其结构和组成对电池的性能有着重要的影响。提高膜电极性能的一个重要的指导思想是在催化粒子的周围形成良好的质子、电子和气体通道。以此为主线，从电极制备工艺的发展历程，Nafion的使用与质子通道的改进、电子通道的改进、阴极催化等几个方面详细地总结和讨论了近年来MEA的研究状况，并在此基础上对MEA的进一步研究提出了若干建议。     

PEMFC Pt-WO3/C电催化剂的制备与性能表征

以VulcanXC-72碳作为催化荆载体,采用分步化学沉积方法制备了碳黑担载的Pt-WO3电催化剂.通过XRD、循环伏安等物理和电化学手段对催化剂样品进行了测试和表征,结果表明该催化剂具有更高的氧还原起始电位和峰值电位,表现出良好的电催化氧还原性能,可作为质子交换膜燃料电池阴极氧还原的电催化剂.     

车用高性能膜电极开发与耐久性研究

耐久性是质子交换膜燃料电池(PEMFC)技术发展的关键,也是燃料电池汽车商业化推广的关键.影响PEMFC耐久性的因素可归纳为电池材料、系统结构设计、运行环境、工作条件和其他因素.本文首先开发基于车用的高性能膜电极,并对其进行方波电势循环、相对湿度循环、稳态OCV循环和模拟车况循环等耐久性测试.     

质子交换膜燃料电池膜电极的结构优化

膜电极(membrane electrode assembly,MEA)是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)的核心部件,为PEMFC提供了多相物质传递的微通道和电化学反应场所。为了实现燃料电池商业化目标,需要制备高功率密度、低Pt载量、耐久性好的MEA。在MEA中除了催化剂以外,各功能层结构、层与层之间的界面都对MEA的性能具有重要影响。传统方法(CCS法和CCM法)制备的MEA在结构上有很多缺陷,明显制约了Pt的利用率和系统传质能力。通过优化各功能层结构消除缺陷,将有利于进一步提升PEMFC综合性能。本文从传统MEA结构存在的问题出发,梳理了近年来关于催化层、质子交换膜和气体扩散层结构优化方面的文献,归纳总结了各先进结构的制备方法、构效关系以及优缺点,对未来高性能、低成本和长寿命的MEA的开发具有指导意义。     

PEM燃料电池膜电极边框对膜应力的影响研究

利用有限元法分析了不同膜电极边框材料以及组装方式在装夹状态下对燃料电池质子交换膜(PEM)造成的应力影响,结果表明在边框两端与PEM交界处均会存在应力集中现象,并且随着边框模量的减小而减弱.相比于边框与PEM直接接触装配,相同边框材料与PEM粘贴装配对PEM损伤更小.根据模拟结果提出了优化方案,以期给研究设计人员提供参考.     

质子交换膜燃料电池中Pt/C及Pt合金/C催化剂的衰退机制研究综述

成本和耐久性依然是制约质子交换膜燃料电池商业化发展的两大瓶颈。首先综述了质子交换膜燃料电池阴极Pt/C催化剂在实际工作条件下的降解情况,并给出了可能的降解机制。结果表明,Pt/C催化剂在实际工作条件下,尤其是在汽车应用中是不稳定的,通常无法用作燃料电池阴极催化剂。而Pt合金催化剂因具有优异的氧还原催化性能和相对较好的耐久性,被认为有望解决成本和耐久性这两大难题,因此在质子交换膜燃料电池中日益得到重视和应用。但如何改善合金催化剂的耐久性依然是一个棘手的问题,文章最后详细综述了PtxCoy合金催化剂可能的衰退机理,以及可在一定程度上提高Pt合金催化剂耐久性的Pt单层结构和Pt核壳结构,这对催化剂的合成和设计具有一定的指导意义。     

Pt-Ir合金化提高PEMFC中纯铂催化剂的催化活性和稳定性

采用乙二醇为还原剂的液相还原法和后续热处理途径制备了Pt/Ir原子比1∶1的Pt-Ir合金催化剂,利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、电感耦合等离子体质谱(ICP)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对合金催化剂的形貌和结构进行了表征,并采用循环伏安法(CV)、线性电势扫描(LSV)等电化学方法评价了它们的电催化活性和稳定性。结果表明,经过400℃热处理的Pt-Ir/CNC-400催化剂表现出了高于商业JM催化剂的电催化性能和稳定性。其原因主要在于,Pt-Ir纳米颗粒的合金化作用使颗粒表面的电子结构和组成发生了变化,更有利于提高催化剂的催化活性。     

Pt/MWNTs催化剂的制备及其性能

以多壁碳纳米管为载体，用液相还原法制备了Pt／MWNTs催化剂，通过XRD、TEM等技术对催化剂进行了表征，并将所制催化剂组装成燃料电池，以H2、O2为反应气，测试了催化剂的性能，结果显示Pt／MWNTs催化剂具有优良的电催化活性。     

质子交换膜燃料电池的研究与应用进展

综述了质子交换膜燃料电池的研究及应用状况,并对影响其性能的因素进行了讨论,指出了今后的研究方向.     

质子交换膜燃料电池CCM的制备条件对其性能的影响

采用催化剂涂覆的膜(CCM)和碳纸扩散层组成质子交换膜燃料电池的膜电极.CCM采用直接喷涂的方法制备,研究了与直接喷涂技术相关的影响因素,包括催化层中Nafion的含量和分布、有机溶剂的种类、喷涂操作条件等.CCM的表面形貌和孔结构采用扫描电镜(SEM)方法表征,MEA的电化学特性通过单体PEMFC的I-V曲线进行评价.实验结果表明,在优化条件下制备的CCM膜电极的结构和性能有明显的改善.     

质子交换膜燃料电池电催化剂催化机理研究最新进展

简述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)电催化剂研究发展的概况和催化机理研究的最新进展,并指出了PEMFC电催化剂的选择与设计应重点解决的理论指导问题.     

车用燃料电池在线故障诊断及处理方法

针对车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)在运行过程中由于水管理和热管理不当导致的水淹和膜脱水故障的问题,提出了一种燃料电池在线故障诊断方法.通过实验研究了水淹和膜脱水发生过程中燃料电池堆参数的变化,发现燃料电池水淹发生过程中氢气侧压力降会比正常情况下的值大并具有可分辨性,在燃料电池膜脱水的情况下,燃料电池的欧姆阻抗明显增大,据此建立了结合压力降预警水淹和阻抗诊断缺水的燃料电池在线故障诊断方法,并给出了通过热管理手段自动解决故障的方法,从而可增强燃料电池运行的可靠性.     

树脂/石墨PEMFC双极板的制备工艺与性能研究综述

介绍了质子交换膜燃料电池双极板的功能及性能要求,综述了树脂/石墨双极板复合材料的性能研究进展及双极板的主要成型方法——注射成型与模压成型,并对这两种成型方法进行了比较。指出在双极板成型中,模压成型既可兼顾成分和性能又可保证成型工艺的要求,可以考虑将模压成型作为双极板批量化生产的主要成型方法。     

全氟磺酸树脂/PVDF共混膜的研究

为了降低质子交换膜的成本,选用聚偏氟乙烯和全氟磺酸树脂为原料,采用溶液-浇铸法制备了全氟磺酸树脂/聚偏氟乙烯的共混膜.通过XPS测试发现共混膜在制备过程中不同接触面元素含量不同;这些不同的元素含量对共混膜的发电性能产生了一定程度的影响.在相同条件下,O2通往空气成膜一方时的发电性能比通往玻璃一方的发电性能要好.     

质子交换膜燃料电池双极板的研究

双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键部件之一,直接影响到电池组的性能和成本。如何选用新材料及其工艺制备技术,大幅降低材料加工成本,是目前急需解决的关键问题之一,为此介绍了一种新型的低成本制备高性能双极板的方法。     

燃料电池用磺化聚醚醚酮薄膜的研究进展

概述了近几年来燃料电池用磺化聚醚醚酮(SPEEK)质子交换膜的研究进展,分别从聚醚醚酮(PEEK)磺化制备SPEEK、SPEEK薄膜的制备和改性SPEEK薄膜等几个方面总结了SPEEK质子交换膜的研究结果,并分析展望了研究工作的发展趋势.