阳极H2S杂质气体对PEMFC性能影响的研究

研究了燃料气(H2)中的H2S对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的影响,结果表明H2S对电池性能的影响取决于燃料气中H2S的浓度、电池操作温度和电流密度,且这种影响是随时间累积的,最终都会造成电池性能的大幅衰减.使用纯净氢气并不能恢复中毒电池的性能,但通过多次循环伏安(CV)扫描可以完全恢复.同时,根据CV研究认为H2S会强烈吸附在Pt催化剂表面,随着扫描电位的升高,吸附物被氧化可能生成SO3或SO2-4.通过电化学阻抗(EIS)的方法得到了H2+50 ppm H2S/H2半电池体系下的阻抗谱,结果表明由于H2S吸附造成H2的吸附困难,从而导致在三相界面上的电化学反应所涉及的电荷转移阻抗增加.     

空气中SO2杂质气体对PEMFC性能的影响

质子交换膜燃料电池(PEMFC)通常采用空气作为氧化剂的载体,空气质量对PEMFC的性能产生一定的影响,而其中SO2是空气中的主要污染物之一.主要通过恒电流放电曲线、极化曲线、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等方法,研究了空气中含不同浓度的SO2时电池的中毒行为,并初步分析了催化剂中毒的机理,为进一步解决燃料电池环境适应性问题奠定了基础.     

质子交换膜燃料电池新型抗CO阳极结构

质子交换膜燃料电池(PEMFC)广泛采用重整气为燃料,其存在的主要问题是重整气中含有一定浓度的CO(5×10-5～10-2),CO在Pt表面具有强烈的吸附作用,使电催化剂"中毒".通过对提高质子交换膜燃料电池抗CO问题进行研究,在阳极扩散层流场侧担载催化剂(Pt、PtRu)的方法对电极进行修饰,在注入较少量氧化剂(体积百分比为2%的空气)的条件下使电池抗CO性能显著增强,且可以避免电极局部温度过高及可能带来的安全性问题.     

质子交换膜燃料电池膜电极铂担载量分析测定

膜电极组件(Membrane electrode assembly,MEA)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部分,其催化层的铂含量与电池的性能和成本密切相关.通过直接处理MEA的方法得到测试样品,然后用三种方法(石墨炉原子吸收光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱和极谱分析法)分别测定其铂含量.通过对比三种方法的测试结果和理论计算值,建立了一种准确、方便的膜电极处理和铂担载量测试方法来分析、评价PEMFC的关键材料--MEA.     

重整气组分对HT-PEMFC性能影响研究

高温聚合物电解质膜燃料电池(HT-PEMFC)通常以含N₂、CO、CO₂等非氢组分的重整氢气作为燃料，而非氢组分的存在使得电池性能大幅下降、稳定性变差。通过极化分析、电化学阻抗谱等手段研究了不同组分与浓度的N₂、CO对HT-PEMFC性能的影响。结果表明，N₂单独存在时的稀释效应增加了物质传输阻抗，而CO单独存在时会毒化电催化剂，增加氢氧化反应(HOR)电荷转移阻抗。在惰性稀释组分和毒化组分共同存在时，膜电极性能损失高于它们单独存在时的加和。该现象源于在较高的H₂传质阻力条件下，H₂与CO的竞争吸附反应导致的毒化加剧。本研究为HT-PEMFC膜电极的设计优化奠定了基础，并为电堆高效可靠性运行提供指导。