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.     

质子交换膜燃料电池双催化层阴极

提出了双催化层阴极,该电极同时采用聚四氟乙烯和Nation两种粘结剂粘结催化层,阴极催化层具有良好的气体传输和质子传递能力.在常压、65℃下进行了憎水电极、亲水电极和双催化层电极的测试,双催化层电极的电流密度在0.7V时比憎水电极和亲水电极分别提高42.9%和20.6%.     

质子交换膜燃料电池的热源分析

根据伏安曲线分析了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的电极热源项和能量损耗比例。研究了PEMFC的电极过程特性以及对电池能量转化效率和热源的影响。在标准状态下,电池以0.60 V的电压工作时,实际能量效率为40.5%。     

质子交换膜燃料电池局部电流研究

通过对分区测量法和局部膜电极法的比较,发现当加湿温度和电池温度不同时,分区测量法表现出随流道延长局部电流逐渐下降,而局部膜电极法中局部电流表现出较大的波动趋势。局部膜电极法更有利于研究局部电流的原因在于其能反映出反应气体的二相流性质,以及局部单元的水变化,而分区测量法仅表现出流道阻力,不能体现出气体的二相流及水变化过程。     

质子交换膜燃料电池催化层孔隙率检测方法

孔径分布和孔隙率是催化层的重要结构参数,影响质子交换膜燃料电池的性能。由于催化层多孔、脆弱,自身缺乏自支撑作用,采用压汞法测量催化层的孔径分布和孔隙率时,所测结果包含了基底(碳纸或电解质膜)的贡献,催化层与基底的孔隙混合,难以分离,致使误差偏大,影响测量的准确度。采用无压缩性且具有柔韧度的无孔材料作为催化层的基底,改进了压汞法测量工艺和孔隙率的计算方法,提高了催化层的孔径分布和孔隙率测量的精确度。     

质子交换膜燃料电池控制系统的研究

质子交换膜燃料电池(PEMFC)控制系统,以工业控制计算机为核心,采用了数字比例积分微分(PID)计算机控制技术,通过质量流量控制器进行进气流量和尾气流量的控制,实现了稳定的双路协调的压力控制。并且,通过对循环水流速的控制,实现了稳定的电堆温度控制。此控制系统的气体压力值和电堆温度值可以任意设定在具体实验要求的某一数值。并且此系统的人机对话界面可以方便地实现控制状态的设定,可以进行实时的实验监控和数据存储以及数据查询。经实际应用证明,此控制系统控制稳定、实用性强,可应用于100～5 000 W的PEMFC发电系统的实验研究。     

质子交换膜燃料电池发展现状

介绍了质子交换膜燃料电池（PEMFC）的结构、组成和工作原理，叙述了不同质子交换膜的来源特点及导电性与膜参数的关系；对不同电极和电极催化剂性能作了评述；综述了目前几种氢的来源、优缺点及质子交换膜燃料电池有关问题的发展动向和前景。     

质子交换膜燃料电池加速测试方法研究进展

综述了在开路电压、负载循环、启动与停止、加湿变化等加速测试条件下,质子交换膜燃料电池主要材料的腐蚀机理和性能的衰退。这些测试条件能够加速燃料电池某个元件的性能衰减,从而降低整个燃料电池的寿命。实际燃料电池在汽车上的工作环境是这些条件的综合作用,因此本文介绍了国内普遍应用的几种组合工况,分析了这些组合工况的特点。通过组合工况测试可以对燃料电池的寿命作出一定的评价,但还不能和燃料电池实际车用寿命相对应。     

质子交换膜燃料电池启停衰减的研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的耐久性和寿命是制约其商业化发展的重要因素。车载燃料电池不可避免的要经历频繁启停的工况,因此,在启停过程中,电池的性能衰减问题更加突出。综述了近几年来,对启停循环中燃料电池性能衰减的研究,以及关于如何防止电池性能衰减的探讨,最后对如何有效地减少PEMFC的衰减提出了意见和建议。     

质子交换膜燃料电池活化性能快速分析方法

活化可以进一步释放质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能。为评估活化对PEMFC的影响,并确定最优的活化工艺参数,必须进行电化学测试,但步骤繁琐且耗时长。提出一种基于差分进化(DE)算法的PEMFC快速性能分析方法,利用DE算法对PEMFC不同活化节点的J-U数据进行分析,得到活化前后的性能信息,最后,通过电化学阻抗谱(EIS)验证所提分析方法的可行性。该方法能分析PEMFC的活化性能,且平均耗时不超过10 s。     

PEMFC阴极催化层的LBM模拟

采用格子-Boltzmann方法(LBM)直接从介观层次数值模拟了质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极催化层的传质和电化学反应过程.开发了二维程序;为了验证所编程序的正确性,建立了一个理想的二维规则模型,模拟得到的极化曲线和已有文献的极化曲线吻合较好.处理PEMFC阴极催化层的电镜扫描图得到了二维实际计算模型,应用LBM模拟得到了二维的O2浓度和电势分布.表明LBM是一有效的分析PEMFC阴极催化层中传递和电化学反应过程的数值模拟方法.     

质子交换膜燃料电池的三维数学模型

采用聚集体模型描述催化层结构,建立了包括蛇形流道、扩散层、催化层和电解质膜的质子交换膜燃料电池(PEMFC)三维流体力学模型.模型方程借助Fluent 6.0求解.模拟极化行为与实验结果一致,证实了模型的有效性.给出了流场和工作电流密度等参数的空间分布.计算表明:在一定范围内增加催化层孔隙率和电解质含量,会降低燃料电池的性能.模型适合于考察催化层参数对PEMFC的影响.     

低铂Pt/FePO_4/C催化剂在PEMFC中的应用

采用乙二醇还原法制备了Pt含量为5%(质量分数)的Pt/C和Pt/FePO4/C催化剂,并用透射电镜(TEM)表征催化剂的形貌.催化剂中Pt粒子在载体上高度分散,且粒径均匀.Pt/FePO4/C和Pt/c催化剂的平均粒径分别为1.2nm和0.9 nm.实验结果表明,Pt/FePO4/C催化剂具有较Pt/C更高的电化学活性比表面积和催化氧还原的活性.分别利用两种催化剂制备PEMFC阴极,Pt的担量均为0.08mg/cm2.以氧气为阴极反应气时,采用Pt/FePO4/C和Pt/C的PEMFC单电池的峰值功率密度分别为763mW/cm2和663mW/cm2;阴极催化剂质量比功率分别为9.54kW/g Pt和8.29kW/gPt;即作为PEMFC阴极催化剂,Pt/FePO4/C具有更高的催化活性.     

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。     

PEMFC催化层中Nafion含量梯度优化研究

提出了一种新的催化层结构,该催化层中的Nafion从内向外成梯度增大。测试显示,新结构的催化层相对于常规催化层不仅开路电压高,而且单电池性能同样优于常规催化层。CV测试结果显示,催化层中Nafion含量的变化对阴极电极中Pt催化剂活性面积影响很小;新电极不仅电阻小,而且具有良好的气体传递能力和排水能力。     

微型PEMFC非增湿膜电极的优化

对微型质子交换膜燃料电池(PEMFC)的非增湿膜电极(MEA)制备工艺进行了优化研究.通过对热压条件、催化层组分、扩散层材料及质子交换膜的厚度等的控制,获得了综合优化参数.采用优化后的MEA组装单体微型PEMFC,在常温、常压及反应气体非增湿的条件下,MEA的峰值功率可达0.166 W/cm2,MEA长时间运行性能未见明显衰减.     

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.     

PTFE和Nafion在PEMFC催化层中的应用

综述了PTFE和Nafion在PEMFC催化层中的应用,分析了粘结剂对催化层三相通道的改善、催化层的稳定性、催化剂的有效利用率和负载量等的影响,总结了对粘结剂在催化层中的含量与分布、催化层的厚度等工艺参数的优化,并讨论了进一步优化催化层结构的方向.     

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.