质子交换膜燃料电池电催化剂研究

阻碍PEMFC商业高.提高催化剂的利用率不仅与催化剂的类型有关,电极制备工艺的优劣也对此有较大影响.高性能电催化剂的研究成果在推动了质子交换膜燃料电池快速发展的同时,对优化电极制备工艺也很有现实意义.本文对目前质子交换膜燃料电池的电催化剂和MEA制备技术的最新研究工作进行了分析评述.     

质子交换膜燃料电池的研究进展

论述了质子交换膜燃料电池的开发现状及国内外研究进展；同时介绍了趋于成熟的贮氢技术，包括质子交换膜、双极板、膜电极和电催化剂在内的关键技术、应用以及未来展望。     

膜电极热压条件对直接甲醇燃料电池性能影响的研究

该研究以Nafion 115为质子交换膜,利用热压法制备膜电极（MEA）,对直接甲醇燃料电池进行了性能测试。实验结果表明,不同的热压温度及压力下制备的膜电极在单电池性能测试中表现出不同的极化曲线性能,优化膜电极制备温度及压力可有效地改善直接甲醇燃料电池的性能。     

专利技术

质子交换膜燃料电池电极制备新方法 一种质子交换膜燃料电池电极制备新方法,涉及燃料电池的电极制备方法。本发明直接利用市场上的商品原材料,在含铂离子的水溶液中,在Nafion　粘接的碳载体粉末的基体碳布(或纸)电极上,用电化学沉积的方法将铂沉积在与质子交换膜组分接触的碳     

用EIS研究PEMFC膜电极的运行条件对其性能的影响

在质子交换膜燃料电池（PEMFC）中，采用电化学阻抗谱（EIS）研究了膜电极（MEA）的一些运行条件对其工作性能的影响，并探讨了其作用机理．通过测量数据的解析和等效电路的数学模拟，得到了与MEA结构关联的电极诸参数随电池温度和反应气体压力的变化规律．研究表明，MEA的氧电极的电化学反应电阻随电池温度的升高显著减小，氧电极的双电层电容随电池温度的升高有所增加，表明电极有效面积得以增加，有利于MEA工作性能的提高．     

质子交换膜燃料电池多孔介质中水的两相迁移

在混合流动模型的基础上,建立了一个新的二维两相流模型来研究质子交换膜燃料电池内水分的传递规律和分布状态,在该模型中,催化剂层作为一个有厚度的实体包含在电极中.模型耦合了质子交换膜燃料电池电极中的流动方程.组分方程、催化剂层和质子交换膜中的电势和电流密度分布方程,可以应用在质子交换膜燃料电池的阴极,也可以使用在阳极.同时,模型还考虑了相变引起的液相和气相间的动量变化,重点模拟了水分在燃料电池的阴极、阳极和质子交换膜中的传递规律及其分布状态.模拟结果显示:升高加湿温度、提高电流密度和降低电池温度都会使电池质子膜中的水分含量增大,质子传导率升高,也会使阴极中液态水含量增加,阴极浓差极化加剧.     

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的原理及应用

简述了质子交换膜燃料电池的工作原理;质子交换膜燃料电池是最具商业前景的电动汽车用绿色能源,在航天领域、潜艇、电动车、电站等领域具有广泛的应用前途.     

质子交换膜燃料电池变载过程动态响应分析

为了研究质子交换膜燃料电池变载过程中气体传输对动态响应的影响,建立了5流道蛇形流场质子交换膜燃料电池三维单相模型,并基于实际参数进行Fluent仿真.分析了运行参数(包括工作压力、进气增湿、化学计量比)对质子交换膜燃料电池稳态性能的影响,以及运行参数对质子交换膜燃料电池动态性能的影响.结果表明:工作压力高、阳极湿度大、化学计量比大能提高燃料电池稳态性能,小电流密度下阴极湿度大燃料电池稳态性能好,大电流密度下则相反;工作压力高、化学计量比大、阴极湿度大能提高燃料电池动态性能.     

质子交换膜燃料电池关键技术的研发进展

质子交换膜燃料电池具有启动速度快、能量密度高及清洁环保等优点，可广泛应用于燃料电池汽车、固定式电站和移动型电源等领域。本文简要介绍了质子交换膜燃料电池的工作原理，综述了PEMFC的发展简史及研究进展。探讨了PEMFC的应用情况。从催化剂和电解质等关键材料，膜电极的性能，燃料的安全性与实用性，以及电池的寿命等方面详细分析了PEMFC的主要技术问题，并进一步展望了PEMFC的发展前景。     

质子交换膜燃料电池的研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种高效节能、工作稳定、环境友好的理想发电装置.质子交换膜是PEMFC的核心组成,是一种选择透过性膜,主要起传导质子、分割氧化剂与还原剂的作用.PEMFC用电催化剂主要为铂系电催化剂,为降低成本,提高铂的利用率和开发非铂系催化剂是今后催化剂研究的主要方向之一.文中对PEMFC电极的制备技术和电池的水管理、热管理方法等作了简要介绍.     

质子交换膜燃料电池膜电极再发电性能的研究

对质子交换膜燃料电池(PEMFC)膜电极(MEA)的二次发电性能进行了研究.由单电池的电性能测试表明,二次使用时MEA的开路电压下降5.0%,最大电流密度和最大功率均降低约50.0%.SEM的测试结果显示,二次使用的MEA的表面有催化层脱落现象,减少了电极的活性反应区域,降低了其发电性能.     

Experimental measurement of proton conductivity and electronic conductivity of membrane electrode assembly for proton exchange membrane fuel cells

Charge transport processes involving the proton migration and electron transfer for different parts of membrane electrode assemble (MEA) play an essential role for developing the novel electrode and enhancing the electrochemical performance towards proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). However, the coupled charge transport processes make it difficult for evaluating proton conductivity and electronic conductivity of different parts in MEAs under operation conditions of fuel cells. Here in this work, we propose an experiment approach for separating the electronic conductivity and proton conductivity of different components of MEA at the operating conditions of PEMFCs. This approach involves two different measuring devices, which both consist of electron or proton conducting layers, sealing layers and sample layer, followed by tailoring the thickness of sample layers and via electrochemical impedance spectroscopy (EIS) to quantity the electronic conductivity and proton conductivity of different layers. These experiment results show the great potential in the development of different components of MEA.     

Enhanced low-humidity performance of proton-exchange membrane fuel cell by introducing hydrophilic CNTs in membrane electrode assembly

Hydrophilic carbon nanotubes (HCNTs) were introduced into the membrane electrode assembly (MEA) to improve its low-humidity performance. The effects of types, placement, loading, and relative humidity on the MEA performance were investigated. It has been found that the MEA with 20 ?wt% HCNTs loading both in anode and cathode achieved the best self-humidifying performance. Its current density reached 1550 ?mA ?cm^?2 at 0.6 ?V, with a maximum power density of 953 ?mW/cm² at 70 ?°C, 30 psi and 30% relative humidity conditions. Besides, the stability test shows that its current density at 0.6 ?V only decreased by 6.4% after 44 ?h performance test, while the performance of blank MEA without HCNTs decreased by 45% within 6 ?h testing period. This extraordinary performance under low humidity condition is ascribed to that the HCNTs contained in the MEA improve the water management and mass transportation by functioning as a dispersant and hydrophilic agent.     

乙醇胺/多胺的脱碳研究

工业应用于烟气脱CO2的吸收剂以乙醇胺(MEA)水溶液为主,提高其性能是吸收法脱CO2的关键。对相同浓度的MEA及其与4种多胺,包括N-(2-羟乙基)乙二胺(AEEA)、哌嗪（PZ）、二乙烯三胺(DETA)和三乙烯四胺(TETA),所组成的混胺水溶液(MEA/多胺)对CO2的吸收、再生性能和腐蚀性开展了实验研究。实验结果表明,多胺含量较低的MEA/多胺的吸收和再生性能都较MEA所有提高,腐蚀速度较MEA降低。但是多胺含量增大,再生率有所降低。因此,适当含量多胺的MEA/多胺是较MEA高效的吸收剂;4种混胺中,MEA/DETA和MEA/TETA性能最优。     

Research of special carbon nanobeads supported Pt catalyst for fuel cell through high temperature pyrolysis and deposition from novel phthalocyanine

The carbon nanobeads were prepared through high temperature pyrolysis and deposition from phthalocyanine. After surface‘s functionalization treatment of the carbon beads, the carbon nanobeads supported Pt catalyst was produced. The Pt/C catalyst was characterized by SEM, TEM, Raman spectrum, EDS and XRD methods. Combining the carbonaceous paper spreaded up with the catalyst with Nafion membrane, we made MEA electrode. The discharge curves indicated that this carbon nanobeads supported Pt is a good fuel cell catalyst with excellent performance, high activity and sign of a long-time life.     

掺MgO超细水泥的膨胀性能及其水化程度

在超细水泥中掺不同活性的MgO膨胀剂(MEA),研究MEA对超细水泥浆体和掺加超细粉煤灰水泥浆体膨胀性能的影响规律,并采用差热-热重同步热分析仪对MgO的水化程度进行表征.结果表明:MEA能很好地补偿超细水泥浆体的收缩,可作为补偿超细水泥收缩的新型膨胀剂;高活性MEA早期水化程度较大,掺高活性MEA水泥浆体的早期膨胀较大,后期膨胀增长趋势较小;低活性MEA早期水化程度低于高活性MEA,掺低活性MEA水泥浆体的早期膨胀较小,但后期膨胀趋势较大;MEA的掺量越大,水泥浆体的膨胀率越大;掺加超细粉煤灰抑制了掺加MEA水泥浆体的膨胀,但没有明显降低MgO的水化程度.     

Carbon-free nanoporous gold based membrane electrocatalysts for fuel cells

Nanoporous gold (NPG) membranes made by dealloying consist of a bicontinuous network of Au ligaments and open pore channels, which have gained considerable attention as a platform for the design of carbon-free electrodes for proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). Benefiting from a unique combination of high electronic conductivity, high surface area, and modifiable surface chemistry, these self-supporting membrane type electrodes allow integration of various structural functions required for specific electrode reactions and simultaneously facilitate the entire fuel cell kinetic process. In this review, we summarize the major research progresses in this area, with an emphasis on how to customize the surface structures of these three-dimensional electrocatalysts for desired fuel molecule oxidation and oxidant reduction. We will also discuss these designed structural characteristics that can be readily accommodated in membrane electrode assemblies (MEA), thus effectively bridging the technological gap between electrocatalysts’ intrinsic activities and their actual performances in fuel cells.     

轻烧氧化镁膨胀剂膨胀性能的温度敏感性及其机理分析

为了考察温度对轻烧氧化镁膨胀剂膨胀性能的影响,选取了2种典型煅烧活性的轻烧氧化镁,研究了氧化镁水化速率及掺加氧化镁浆体变形性能的温度敏感性,并从氧化镁水化动力学角度对其机理进行分析.试验结果表明:低活性轻烧氧化镁的水化及膨胀速率显著依赖反应温度,表现出较强的温度敏感性;轻烧氧化镁的水化过程同样可以划分为和硅酸盐水泥相近...     

掺MgO膨胀剂水泥浆体膨胀机理研究述评

综述了氧化镁膨胀剂的研究起源、MgO水化膨胀机理的研究现状及养护温度、煅烧制度和水泥品种等对掺MgO膨胀剂水泥浆体膨胀性能的影响;并讨论了掺MgO膨胀剂水泥浆体的膨胀机理.认为目前理论的不足在于混淆了MgO在水泥浆体中的水化膨胀机理和掺MgO膨胀剂水泥浆体的膨胀机理两个概念,这严重影响了膨胀机理研究的进展和对实际工程的指导作用.只有掺MgO膨胀剂水泥浆体的膨胀机理对实际工程才具有较为全面的指导作用,而对该机理的研究则需要深入探讨水泥中MgO的水化膨胀机理及水泥浆体的特性对掺MgO膨胀剂水泥浆体膨胀性能的影响.