CCM技术制备PEMFC膜电极组件

分两个发展方向介绍了运用Catalyst Coated Membrane(CCM)技术制备质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部件--膜电极组件(MEA)的发展历史和现状,并对CCM制备技术的新发展进行了概括,认为研究更简便、更合理的CCM制作技术和实现MEA制作的机械化与自动化将是未来的发展趋势.     

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。     

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。     

PEMFC关键组件的研究进展

膜电极和双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键组件。研究和开发新型的关键组件,是PEMFC实现产业化的必要条件。介绍了PEMFC关键组件的最新进展,讨论了各种材料和结构对电池性能的影响。     

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。     

PEMFC膜电极材料退化的研究进展

对质子交换膜燃料电池膜电极材料的退化行为、降解机理和影响因素进行了综述,认为膜的退化主要原因是:高分子的分解导致膜的电导率下降和膜出现小孔对反应原料渗透.催化层的退化,是由C载体的腐蚀和Pt的电迁移所致.     

PEMFC膜电极结构优化的中国发明专利技术进展

检索了质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极在中国的发明专利文献,综述了膜电极结构优化包括非对称设计、附加功能层、催化剂涂层膜和有序化等方面的专利技术进展,并对发展前景进行了展望。     

PEMFC的自增湿膜电极结构和性能研究

设计并制作了一种新结构的质子交换膜燃料电池(PEMFC)自增湿膜电极。其特点是在催化层和扩散层之间建立水管理层(WML),WML由不同质量比的炭黑和聚四氟乙烯(PTFE)组成双层结构。为了减小气体反应物的扩散传质阻力,在WML的制作过程中加入了具有高分解温度和高溶解度的(NH4)2SO4造孔剂。用单体PEMFC的电流密度-电压曲线评价了膜电极在外增湿和自增湿方式下的极化特性;用环境扫描电子显微镜(ESEM)表征了膜电极的表面形貌和孔结构。实验结果表明,所制备的膜电极具有良好的水管理能力,在较宽的电流区域内具有良好的电化学性能。     

造孔剂对PEMFC膜电极性能的影响

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极的催化层中加入造孔剂以减小气体反应物的扩散传质阻力。提出了两种新型造孔剂,分别为低分解温度的NH_4HCO_3和高溶解度的(NH_4)_2SO_4。实验结果表明,加入适量的造孔剂NH_4HCO_3,可使膜电极在H2-空气条件下的输出功率获得显著提高;加入适量的造孔剂(NH_4)_2SO_4,可使膜电极大电流工作时的性能得到明显改善。环境扫描电镜(ESEM)的测试结果表明,造孔剂的加入使膜电极催化层的孔结构得到优化,更有利于传质过程的顺利进行和提高催化剂Pt的利用率。     

质子交换膜燃料电池电催化剂研究及膜电极制备技术

阻碍质子交换膜燃料电池商业化的关键问题之一是其电催化剂昂贵。文中对质子交换膜燃料电池中铂系电催化剂、非铂系电催化剂研究情况进行评述。影响催化活性的基本因素是电催化剂的颗粒尺寸及其表面功能群。将不同组分混合形成的共生材料的催化活性要比单一材料的活性高。膜电极结构和性能与膜电极制备技术密切相关。分析结果表明,在质子交换膜燃料电池商业化进程中,不仅要开发纳米级、低成本的电催化剂,更应提高电催化剂利用率。电催化剂利用率与贵金属催化剂的颗粒尺寸和分散度及膜电极制备工艺技术有关     

PTFE粘结的PEMFC氧电极性能研究

本文研究了PEMFC中氧电极催化剂层内PTFE含量和铂载量对电池性能的影响,并运用TEM和XRD分析了运行一段时间后电池性能衰减的原因。试验发现:1)PTFE含量为30w％时电池性能较好;2)铂载量增加,电池性能改善,但催化剂层过厚会引起传质问题。电池运行后性能略有衰减可能由两个因素引起:1)铂晶粒变大2)氧电极催化剂层防水特性发生变化。     

质子交换膜燃料电池膜电极的形变量研究

通过实验的方法测量了质子交换膜燃料电池(PEMFC)工况条件下膜电极(MEA)在不同压差下的形变量.基于力学中固定梁模型建立了MEA形变与其两侧压差之间的关系,并应用泰勒公式展开对挠曲变形进行一阶近似修正,可预测不同压力差或流道宽度时对应MEA的挠度曲线,为流场设计提供可靠依据.     

PEMFC用氢-空自增湿MEA的性能

采用流延法重铸Pt掺杂的Pt-PSFA复合膜,组装了常压氢-空自增湿质子交换膜燃料电池(PEMFC)。通过对催化剂层载量、平整层载量的优化,利用催化剂涂覆膜(CCM)技术制备了性能稳定的自增湿膜电极组件(MEA)。在常压、操作温度为60℃、干燥反应气的条件下,Pt-PSFA复合膜组装的PEMFC的最大功率密度为448 mW/cm2。MEA的活性面积从6.25 cm2增大到25 cm2,PEMFC的性能几乎没有衰减。     

百瓦级质子交换膜燃料电池温度模型与仿真

本文建立了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的机理模型和辨识模型,对其优缺点进行了对比。     

代汞缓蚀剂对碱性锌电极作用特征

本文首先通过量气法研究了复合型添加剂(HSJ)对锌粉在碱性溶液中腐蚀行为的影响。在此基础上,通过循环极化曲线研究了HSJ对碱性锌电枫电化学行为的影响。通过对实际电池性能的测试表明:含有HSJ的无汞LR03型碱锰电池的有关性能指标达到或超过QBl972—94规定的国家行业标准。     

Design of a fuel cell generation system using a PEMFC simulator

In this paper, a PCS (power conditioner system) design for a fuel cell generation system has been proposed. In order to analyze the dynamic performance of the PCS, a fuel cell stack simulator is also designed, which can consider the dynamic V–I characteristics of the PEMFC (proton exchange membrane fuel cell). First, we explain the PCS design for a fuel cell generation system in detail along with the system configuration and operational principle of the developed PEMFC simulator that has been investigated. In addition, we cover the validity of the proposed system that has been verified by informative simulation and experimental results.     

锌锰干电池正负极电化学阻抗研究

本文应用自制的小型Zn-MnO_2电池,研究电池化学阻抗及正、负极对电池整体阻抗的影响,实验证实了ZnMnO_2电池阻抗谱的高频半圆为锌负极所致,低频段扩散阻抗为MnO_2正极混合物所致。并通过电池放电前后电化学阻抗比较,讨论了影响电池电性能的主要因素。     

国外钙/亚硫酰氯电池研究概况

Ca/SOCl_2电池是一种高安全性,高比能量的新型化学电源,具有广阔的应用前景。本文从阴极工艺,电解液体系,电催化剂,阳极腐蚀等方面探讨了提高Ca/SOCl_2电池性能的有效途径。