质子交换膜燃料电池研究及应用现状

介绍了国内外质子交换膜燃料电池(PEMFC)研究的整体现状及水平,分别讨论了PEMFC的3个关键部件:质子交换膜的材料要求,电化学反应催化剂的特点,膜电极的组成、制备工艺和最新进展,重点讨论了全氟磺酸型质子交换膜的类型、优缺点和当前的研究方向。在此基础上,追述了近年来国内外以PEMFC作为电动汽车动力源的实际应用情况,并指出应用PEMFC存在的问题。可以看到,PEMFC具有广阔的应用前景,将会在电动汽车方面得到最早的商业化应用。     

质子交换膜燃料电池研究进展

由于质子交换膜燃料电池（PEMFC）具有能量转化效率高、寿命长、比功率和比能量高、以及对环境友好等优点,近年来得到迅速发展.笔者综述了PEMFC的特点,分析了PEMFC在国内外的最新研究进展,介绍了PEMFC的应用前景,并指出了PEMFC研究当前需要解决的技术问题及其发展趋势.     

质子交换膜燃料电池用催化剂及其电极的研究进展

膜电极(MEA)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心技术。膜电极包含的催化剂层、材料和结构等对PEMFC的性能影响很大。催化剂面层上供三相(质子、电子、气体)用的通道对于电池使用时的催化作用是必不可少的。介绍了近几年催化剂的研究进展,看重对三相通道进行了详细叙述。也回顾了一些用于改善催化剂活性的其他方法,如阴极催化、合金催化剂,根据这些进展,对今后的研究方向提出了建议。     

燃料电池用质子交换膜

介绍了燃料电池用含氟质子交换膜的研究历程、应用、结构与性能的关系及当前针对性的改进,归纳了磺化碳氢聚合物、有机无机复合物、离子交联聚合物和无机固体酸等非氟质子交换膜的代表性研究,指出了各利非氟质子交换膜的优点和不足,对质子交换膜的发展做了相应的展望。     

质子交换膜燃料电池研究进展

介绍了燃料电池的工作原理及目前世界上主要燃料电池的主要特性;综述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的主要基础研究进展;简单介绍了PEMFC关键部件的研究方向。     

燃料电池用质子交换膜的研究进展

介绍了三类质子交换膜,包括全氟磺酸膜、磺化聚芳烃系列膜和复合型质子交换膜,主要分析了每种膜的优缺点以及在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中的应用前景.     

质子交换膜燃料电池技术的发展动向

目前 ,燃料电池技术已经从实验室研究逐渐走向规模化、实用化的开发 ,其研发模式也由单纯的科研机构研究转向政府、企业和科研机构三者的结合。本文评述了燃料电池尤其是质子交换膜燃料电池的应用和研发状况。简介了国际国内燃料电池领域内政府的支持和推动 ,以及企业的开发情况。并提出了燃料电池在普及中所面临的关键问题     

燃料电池用非氟复合质子交换膜的研究进展

介绍了几种非氟复合质子交换膜,包括有机-无机杂化材料质子交换膜(ORMOER)和基于聚苯并咪唑(PBI)、磺化聚醚醚酮(SPEEK)的复合质子交换膜,主要从制备方法出发分析了每种复合膜的优缺点以及在燃料电池(PEMFC)中的应用前景。     

直接甲醇燃料电池用质子交换膜的研究进展

综述了质子交换膜在直接甲醇燃料电池中的作用和要求,目前质子交换膜的研究进展,重点介绍了适用于直接甲醇燃料电池用质子交换膜的各种材料的改性方法。按照物理和化学两种方法对几类质子交换膜材料进行改性。同时对比了改性前和改性后各种聚合物膜的物性特点。     

质子交换膜燃料电池有序化膜电极研究进展

质子交换膜燃料电池的发展和应用是促进现代生活方式低碳环保化的最重要路径之一。膜电极是质子交换膜燃料电池的核心部件,实现膜电极结构的有序化是同时满足低铂载量和高电化学性能要求的关键。本文系统总结和分析了最近有关有序化膜电极的相关研究进展。与发展较为缓慢的质子导体有序化相比,以催化剂有序化和催化剂载体有序化为路径实现的有序化膜电极结构优化已经得到快速发展,对于促进质子交换膜燃料电池规模化应用表现出极大的发展潜力。     

AB-PBI分子量对高温膜燃料电池膜电极性能的影响

聚合物分子量是表征聚合物特征的基本参数之一,分子量不同,聚合物的性能差异很大,其对高温质子交换膜燃料电池膜电极的输出性能亦起着至关重要的作用。聚（2,5-苯并咪唑）(ABPBI)的结构简单, 合成方便,可由单一单体聚合而成, 而且其每一个苯并咪唑重复单元上的-N 基团都可与酸以氢键的方式结合, 因而呈现较好的质子电导率。合成了4种不同分子量的ABPBI,采用自制ABPBI膜作为电解质,Pt/C为催化剂,研究了不同分子量ABPBI配制的浆料组装的氢氧高温燃料电池的性能,通过极化曲线测试可以看出聚合物分子量越小膜电极(MEA)性能越好。进一步对膜电极交流阻抗性质进行了研究,经Zsimpwin软件拟合得出,分子量越大电荷转移电阻越大,与极化曲线测试结果相符,并且随着电流密度的增大,各部分电阻均成下降趋势。     

中压氢-氧质子交换膜燃料电池的运行特性

通过设计阴极流道宽度为1 mm与2 mm的单电池,研究了不同温度下闭口中压氢-氧质子交换膜燃料电池的运行特性。结果表明：(1)2 mm的电池有较好的闭口稳定运行特性,在800 mA·cm-2下,1 mm的电池闭口运行时,大约经过3 min,电压从0.7 V下降到0.5V,而2 mm的流场结构能实现电池53 min的运行;(2)电池性能随温度的升高而下降,相对于65℃运行,温度为80℃时,1mm的电池闭口运行时,大约经过1.7 min,电压从0.69 V下降到0.5 V,此时为维持电池的高性能运行,氧气侧所需的排放时间越短;(3)电池的内阻随温度的升高而增大,高温时增幅较小。     

微型质子交换膜燃料电池设计与性能分析

This study describes a novel micro proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) (active area, 2.5 cm2). The flow field plate is manufactured by applying micro-electromechanical systems (MEMS) technology to silicon substrates to etch flow channels without a gold-coating. Therefore, this investigation used MEMS technology for fabrication of a flow field plate and presents a novel fabrication procedure. Various operating parameters, such as fuel temperature and fuel stoichiometric flow rate, are tested to optimize micro PEMFC performance. A single micro PEMFC using MEMS technology reveals the ideal performance of the proposed fuel cell. The optimal power density approaches 232.75 mW•cm－1 when the fuel cell is operated at ambient condition with humidified, heated fuel.     

质子交换膜燃料电池膜中气态水管理模型

分析质子交换膜燃料电池的膜水含量与运行参数的关系,从工程方法的角度建立水传输模型.模型分析得到,要提高膜的水合程度,需要通过增湿反应气体.过高的增湿反应气体又会引起阴极扩散层水的泛滥,需通过调节反应气体流量来缓解水的泛滥.为保证膜的高水合程度和低的阴极扩散层水的泛滥,建立了膜水含量的神经网络控制模型,为电池水管理奠定了基础.     

用于质子交换膜燃料电池的高温无机质子传导材料研究进展

质子交换膜是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的核心部件，其主要作用是传导质子。无机质子传导材料作为一种新型的质子传导介质，近年来逐渐引起了人们的关注。本文主要介绍了小分子磷酸、无机沸石材料、固体酸和无机氧化物陶瓷材料等几种高温无机质子传导材料，并对它们的性能和特点进行了评述。主要结论如下：小分子磷酸质子传导率高，但是容易泄露；无机沸石材料化学稳定性好，但质子传导率尚有提高的空间；无机氧化物陶瓷材料力学性能和化学温度性能均很好，但质子传导率相对较低；固体酸质子传导率优异，高温稳定性也好，是最有希望在PEMFC中获得推广应用的材料。     

质子交换膜燃料电池动态过程的数值模拟

为描述质子交换膜燃料电池的动态过程,发展了一个基于计算流体动力学的非稳态、非等温的三维两相流数学模型.应用模型对一蛇形流道结构的质子交换膜燃料电池单体进行了数值计算,得到了电池启动过程中电池阴极侧膜表面温度和电流密度等特征参数的动态过程变化曲线.最后,分析了阴极入口速度、湿度和电池电压阶跃变化后电池特性的动态响应特性.结果表明：电池的启动时间和阶跃响应时间均为秒的数量级,与大多数模型模拟的结果相一致.     

氧化石墨烯在燃料电池质子交换膜中的应用

保护环境，开发环保型能源，对人类和社会具有重要意义。质子交换膜燃料电池由于其能量转化率高，可实现零排放，近年来引起了电池领域研究者们的兴趣。氧化石墨烯（GO）由于存在活性氧官能团，可以和离子型聚合物进行复合以制备复合质子交换膜。氧化石墨烯类的复合质子交换膜应用于燃料电池时可以提高膜在高温低湿度条件下的质子传导率，降低甲醇渗透率，提高电池的功率密度。本文首先介绍了氧化石墨烯的制备方法，然后从不同的离子型聚合物基质复合质子交换膜的类别出发，详细介绍了氧化石墨烯在Nafion、聚醚醚酮、聚苯并咪唑和壳聚糖等不同种类的离子型聚合物中的应用现状及作用机理，同时对其在质子交换膜的应用方面存在的问题及应用前景做了评论和展望。