加氢催化剂器外预硫化技术进展

本文概述了加氢催化剂预硫化的方法和基本原理,重点介绍了20世纪80年代以来,EURE-CAT公司、CRITERION公司、AKZO公司、TRICAT公司等国际性公司在加氢催化剂器外预硫化技术领域的发展和突破,同时对国内该领域的技术现状作了具体论述。     

PEMFC在0 ℃以下环境启动的研究

对质子交换膜燃料电池(PEMFC)0 ℃以下环境启动进行了研究.考察了-10 ℃保存对电池性能的影响.通过极化曲线、电化学阻抗(EIS)、循环伏安(CV)和渗氢电流等方法,考察了电池在-5 ℃经过7次启动后的性能变化,并通过对不同启动温度的孔结构测量,考察了膜电极(MEA)的微观变化.最后得出结论:-5 ℃启动对PEMFC结构及性能影响很小,但-10 ℃自启动对PEMFC有着很大程度的损坏.     

加氢催化剂有机硫化剂器外预硫化技术

以有机硫化物为硫化剂的器外预硫化技术是加氢催化剂预硫化技术的重要发展方向。介绍了有机多硫化物作为硫化剂的预硫化机理;探讨了有机多硫化物在器外预硫化过程中影响催化剂活性的因素,认为浸渍液中硫化剂含量、干燥温度、硫化温度及氢压是影响催化剂活性的主要因素。并对加氢催化剂器外预硫化技术的研究方向提出建议。     

PEMFC氢泵方法低温启动

利用氢泵方法对质子交换膜燃料电池(PEMFC)在0℃以下进行低温启动实验,实现燃料电池短堆在-30℃低温启动。通过获得的极化曲线或时间温度曲线分析环境温度对于氢泵启动的影响和氢泵强度对于电池启动速度的影响,比较电池在20次启动前后性能的变化。数据表明:不同启动电流密度与低温启动的速度成正比;适宜空气量计量比利于快速启动;氢泵方法低温启动后电池的性能有所提升。     

SPE水电解池膜水传递研究

建立了固体聚合物电解质(SPE)水电解池电迁移和反扩散水传递的关联模型;利用Matlab软件,求解了沿水流方向的膜两侧水含量及净水传递系数α分布;得到了沿水流方向的膜水含量分布函数,探索了水量不足时的水传递机理。对SPE水电解池的阻抗分布模型进行验证,证明了模型的符合性。     

加氢催化剂混合硫化剂器外预硫化研究

采用自制硫化剂对裂解汽油二段加氢催化剂进行浸渍预硫化,研究了浸渍温度对催化剂硫化度及活性的影响,并利用程序升温脱附(TPD)和差热分析法(DTA)测定了硫化剂的分解温度,表征了浸渍催化剂程序升温硫化(TPS)时的放热情况.结果表明,所合成硫化剂的分解温度为150～300℃,浸渍温度高时催化剂的硫化度及活性较高,浸渍自制硫化剂的催化剂在TPS过程中放热分散,在60～320℃较宽温度范围内产生H2S,且持硫率达到91.5%.     

催化反应方法辅助PEMFC低温启动的研究

利用催化反应对质子交换膜燃料电池(PEMFC)冰点下环境启动进行了探究。对复合板短堆的低温启动过程进行热平衡计算,在不同温度下对复合板短堆进行低温启动实验,成功实现了-36℃低温启动;比较了不同材质双极板电池的启动情况。通过分析30次启动前后的极化曲线变化,得出结论:催化反应产生的热量可以使电池实现低温启动,且对电池性能没有影响;增加混合气气体流量能够实现更低环境温度的启动,且各节温度分布均匀;传热快的金属板电池比复合板电池可以更快地启动。     

PEM静态供水电解池用Nafion/SiO2复合吸水膜研究

静态供水是质子交换膜(PEM)电解池的一种供水方式,相比于常规供水方式的水电解池,静态供水电解池优点在于无需水循环系统及水气分离装置和溶解氢分离装置等辅助装置,可以大大简化系统且降低辅助装置费用。但受限于水传递过程,其电流密度相对于常规PEM水电解池低很多。采用在线溶胶凝胶法制备改性Nafion212/SiO₂复合膜,改善了Nafion212亲水性。将其作为吸水膜用于静态供水的电解池,具有良好的性能,阴极进水下相对商品化Na‐fion212膜在1.78 V下电流密度仅为50 mA/cm²,改性后提高至100 mA/cm²;阳极进水下相对商品化Nafion212膜在1.78 V下电流密度仅为70 mA/cm²,改性后提高至240 mA/cm²。此膜的高效亲水性提升策略操作简单易行,对提升PEM水电解池静态供水能力具有重要意义。     

氢气催化氧化法冷启动对PEMFC电堆衰减的影响

利用氢气催化氧化法对质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆进行-32°C的低温启动,结果表明在经过10次冷启动后,电堆整体输出性能没有明显衰减.然而通过对该短堆进行解析发现膜电极组件(MEA)存在局部衰减,主要是电堆出口和入口处对应区域的MEA发生了衰减,其中出口处的衰减更为明显.通过对电堆入口、中间和出口区域的电极进行循环伏安、电化学阻抗和线性扫描伏安测试,结果表明:入口处的电极衰减主要来自于催化剂的团聚或者流失以及水结冰导致的膜的氢气透过性增加;出口处的电极衰减主要来自于催化剂的团聚或者流失.     

质子交换膜燃料电池低温启动策略研究进展

质子交换膜燃料电池低温快速启动技术是燃料电池汽车商业化应用必须解决的难题。对低温启动策略方面的研究进展进行了总结,按照启动过程中热量的来源将低温启动策略分为两大类,即低温自启动和辅助低温启动。分别从原理、优缺点及实用性角度对各种启动方法进行了较为全面的分析。在此基础上,指出自启动和辅助启动相结合的方法是最具实用前景的低温启动策略。