PEMFC双极板的材料及制备工艺综述

质子交换膜燃料电池(PEFMC)具有高效、环保等优点,是未来重要的新型能源。作为PEMFC的关键组件同时又是制约PEMFC发展的重要因素,价格低廉、性能优良的双极板研究和开发对于PEMFC的发展有着至关重要的作用。综合阐述了目前几类用于制备PEMFC双极板的材料及其制备工艺,对其利弊做出了分析,并讨论了双极板材料的未来发展方向。     

PEMFC双极板材料及其制备工艺的发展现状

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有高效以及环保等诸多优点,被看作是未来重要的新型能源.双极板作为PEMFC的关键组件之一,同时也是制约PEMFC发展的因素之一,因此研究和开发新型的双极板材料对于PEMFC的发展有着至关重要的作用.综合阐述了目前几类用于制备PEMFC双极板的材料及其制备工艺,对其各自的利弊做出了分析,并讨论了双极板材料的未来发展方向.     

千瓦级熔融碳酸盐燃料电池组

论述了千瓦级熔融碳酸盐燃料电池组制备及组装工艺中双极板组合件、高温粘结剂、隔膜原位制备、制紧力、热量管理等技术。采用高温粘结技术制备双极板组合件 ,并在电池组启动时原位制备隔膜。由 5 2个单电池串联组成的电池组在65 0℃操作温度 ,0 .5MPa压力下 ,最大输出功率达到 10 2 5 .48W。用此高温粘结技术与湿密封相结合 ,使电池组的操作压力可达到 0 .5MPa。     

模压成型工艺制备微晶石墨/树脂双极板

以微晶石墨为导电骨料,热固性树脂为粘结剂,通过模压成型工艺制备PEMFC用微晶石墨/树脂复合材料双极板.研究了骨科粒度分布、骨料配比、树脂种类和成型条件等对双极板性能的影响.以含量为18％～20％的双酚A乙烯基树脂(P104-02)为粘结剂,粒度为200～250目的石墨粉为导电骨料,在140 ～ 145℃、15 ～ 2...     

PEMFC复合双极板的研究进展

降低双极板的成本已经成为PEMFC产业化的关键因素之一.介绍了碳/碳、聚合物/填料及金属基复合双极板的制备方法及其性能的研究进展,对这些双极板材料的优缺点进行了比较.     

钠水玻璃/石墨复合双极板的性能

在室温下,用模压法制备了钠水玻璃/石墨亲水性导电复合材料;讨论了石墨含量、石墨粒径、模压压力以及模压时间对复合材料电导率的影响,并对不同石墨含量的复合材料的含水量进行了分析.结果表明:含有40%石墨的钠水玻璃/石墨导电复合材料的电导率能满足PEMFC双极板的要求;通过优化模压工艺,可进一步提高该复合材料的电导率;复合材料含有凝胶毛细孔,拥有约9%的含水量,在PEMFC运行时能够对质子交换膜进行增湿.     

PEMFC渗铌改性不锈钢双极板的耐蚀性研究

采用价格低廉的不锈钢做双极板可解决质子交换膜燃料电池(PEMFC)价格昂贵、质量比功率和体积比功率较低的问题。然而,在复杂的PEMFC运行环境中,不锈钢的耐蚀性差对长期的电池运行造成不利影响。采用等离子表面合金化方法对304不锈钢(304SS)进行表面改性,制备了铌合金化渗扩改性层。在模拟PEMFC环境中对铌合金化渗扩改性304SS(Nb-304SS)进行了极化测试以及恒电位时间-电流测试,并与基体的测试结果对比,对其腐蚀行为和稳定性进行评价。     

燃料电池用碳/聚合物双极板的研究进展

综述了碳/聚合物双极板原料及制备方法的研究进展;探讨了热塑性树脂、热固性树脂适用的成型工艺,及聚合物双极板性能的影响因素;提出了燃料电池双极板的发展趋势.     

燃料电池金属双极板精密冲压成型缺陷研究

金属双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键部件。精密冲压成型具有高生产效率、低成本、较好成型精度等优点,是金属双极板的主要制造技术。建立了金属板冲压有限元仿真计算模型,模拟了冲压成型后双极板表面变形、流道深度不一致等缺陷。在压力机上冲压制造了流道宽度1.1 mm、深度0.3 mm的金属双极板样件,并采用超景深显微镜和轮廓仪测量了双极板表面微流道形貌。测量结果表明冲压成型的双极板表面出现明显的凸出变形,且横截面流道深度不均匀,测得流道深度差值最大为0.04 mm。     

质子交换膜燃料电池模压石墨双极板研究

双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的重要部件之一,对于PEMFC的性能和成本都有很大的影响,是其商业化必须解决的问题之一。选用高分子双酚A型环氧树脂及线型酚醛树脂和导电材料膨胀石墨制作复合材料,将复合材料采用模压制作双极板。通过对极板的电阻、强度、致密性等指标的考查,提出了树脂含量、板密度的优选条件,并对所制作的双极板组装成的电池进行了测试,结果表明:电池性能及稳定性方面都能满足要求。     

PEM燃料电池双极板流场结构研究进展

双极板在质子交换膜燃料电池中起着分配反应气体、导电、导热及使水、气安全顺利排出等功能,流场结构构成了双极板最主要的特征。综述了相关文献和专利,介绍了典型的燃料电池流场结构及基于此种流场的改进流场,并对新型流场做了介绍,为质子交换膜燃料电池流场的设计、性能的研究提供参考。     

质子交换膜燃料电池双极板研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一,在燃料电池中主要起分隔氧化剂与还原剂、使生成的水顺利排出、分隔电池堆中的每个电池和收集输送电流的作用。质子交换膜燃料电池双极板的成本与性能对推进燃料电池的产业化进程有很大影响。双极板材料主要有无孔石墨材料、金属或合金材料以及各种复合材料,针对这些双极板材料的优缺点进行了比较。流场设计目前采用较多的是蛇形流场,其它的还有网格状流场、叉指形和肺形等。     

聚合物膜燃料电池NG/PF复合双极板研究

以热塑性酚醛树脂(PF树脂)、天然鳞片石墨(NG)为主要原料,采用模压工艺制备了NG/PF复合双极板。考察了不同PF质量百分含量以及不同模压压力对双极板性能的影响。研究发现当PF质量百分含量为10%、模压压力为70MPa时,制得双极板的综合性能最佳,而且可很好满足聚合物膜燃料电池双极板要求。     

质子交换膜燃料电池复合双极板材料研究

以热塑性树脂聚苯硫醚(PPS)、中间相碳微球(MCMB)为主要原料,采用模压工艺制备了质子交换膜燃料电池用复合双极板。考察了树脂含量、成型时间及活性炭、碳纤维对双极板性能的影响,并对所制得双极板的截断面进行了形貌分析(SEM)。研究表明树脂质量分数为20%时,双极板综合性能达到最佳;双极板的成型时间不应少于30min;添加活性炭会使双极板性能下降,添加碳纤维有利于双极板各项性能的提高。通过经济分析提出,所开发的双极板材料可以减小燃料电池的成本。     

质子交换膜燃料电池流道设计

质子交换膜燃料电池(PEMFC)以其高效率、高比能量、低污染等优点被认为是一种适合人类发展和环境要求的理想电源.双极板(流场板)是质子交换膜燃料电池的重要部件,其质量占电池堆60%以上.流场板上的流道设计对电池性能、运行效率和制造成本有很大影响.系统地综述了现有的流道设计,剖析了流道的功能及其对电池性能的影响,并在此基础上讨论了流道设计的发展趋势.     

PEMFC不锈钢双极板离子镀CrNX薄膜表面改性

用电弧离子镀膜技术通过改变N2流量的方法,在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中用不锈钢双极板表面沉积一系列不同N含量的CrNx改性薄膜,对薄膜的成分、结构与接触电阻、耐蚀性能进行了测试。结果表明,沉积CrNx薄膜能够明显改善双极板的表面性能,并且其性能随着薄膜中N含量的变化而变化。与原始不锈钢相比,接触电阻降低1个数量级,耐腐蚀性能提高2个数量级。其中N含量为46.2%时,接触电阻降低到了11.8mΩ·cm(20.8MPa夹紧力);N含量为50.5%时,极化电流降低到10-7A/cm(2电极电位为0.6V)。分析表明,双极板处理后性能的改善与电弧离子镀薄膜的致密度较高,以及薄膜的成分、结构随薄膜中N含量的变化有关。