質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極性能的研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)具有高能量密度、運行溫度低和穩(wěn)定性能好等優(yōu)點,在航天領(lǐng)域、潛艇、電動車等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景.為使PEMFC能夠早日實現(xiàn)商品化生產(chǎn),各國科研工作者正在致力于相關(guān)材料的研究,力圖降低PEMFC成本,提高PEMFC的性能. 本文研究了采用1135膜制備膜電極的最佳熱壓條件以及最佳運行參數(shù).設(shè)計和制作了一種新結(jié)構(gòu)的質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)膜電極,其特點是催化層和擴散層之間建立水管理層(WML).

2、研究了水管理層的組成和結(jié)構(gòu)對膜電極性能的影響,包括PTFE含量以及分布,碳粉的種類,碳載量；研究了水管理層的制備工藝,包括燒結(jié)溫度,燒結(jié)時間以及甘油的加入.用單體PEMFC的電流密度一電壓曲線評價了膜電極在外增濕和不增濕操作條件下的極化特性.實驗結(jié)果表明,采用優(yōu)化后條件制備的有水管理層的膜電極,其在不增濕條件下的輸出功率達到在外增濕條件下的90﹪左右. 在質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)膜電極的水管理層中加入造孔劑改善水管理層的

3、孔結(jié)構(gòu),從而降低氣體反應(yīng)物的擴散傳質(zhì)阻力.本文研究了兩種新型造孔劑,分別為低的熱分解溫度和適中的溶解度的NH<,4>HCO<,3>和具有高的分解溫度和高的溶解度的(NH<,4>)<,2>SO<,4>作為造孔劑.實驗結(jié)果表明,加入適量的(NH<,4>)<,2>5O<,4>,可使膜電極的輸出功率獲得提高,尤其是在H<,2>/空氣的條件下.在H<,2>/Air操作條件下的最大功率達到了在H<,2>/O<,2>條件下的50﹪左右.環(huán)境掃描電鏡(