2019年氢燃料电池研发热点回眸

 从政府政策环境、企业行动、示范运行等方面回顾了2019年氢燃料电池汽车的热点;阐述了氢燃料电池催化剂、膜、膜电极、双极板、电堆的关键技术、研究成果及产品工程开发进展;提出了中国氢燃料电池发展建议。     

基于文献计量的全球氢燃料电池技术竞争态势分析

在全球气候变暖和能源供给日益紧张的背景下,氢燃料电池因其绿色高效的优势受到各国的关注。该文梳理和分析了主要国家/地区氢燃料电池发展战略与规划;并采用文献计量和文本挖掘技术,分析了第五代氢燃料电池——质子交换膜燃料电池的发展态势。研究结果表明:主要国家十分重视氢燃料电池技术,近年来纷纷出台政策加强战略布局和研发投入。从专利数量变化趋势和分布上看,氢燃料电池技术发展可能处于瓶颈期;日本和美国技术竞争优势明显,日本是该领域最大的技术来源国和技术市场国,且专利集中在丰田、松下电器等大型跨国企业手中,跨国企业技术垄断趋势明显;质子交换膜燃料电池技术研发热点主题主要集中在膜电极组件、辅助与控制系统等技术领域。     

浙江氢燃料电池发展现状及对策研究

氢燃料电池位于氢能产业链中游，是氢能利用的重要途径。浙江省氢燃料电池汽车产业链条基本完整，但在国内尚处于第二、三梯队，存在创新力和竞争力不强等风险。本文对氢燃料电池产业发展现状、专利技术分析等进行研究，并根据产业技术挑战和存在问题提出打造“氢燃料电池产业高地”的对策建议，为新能源电池产业“换道超车”提供启示。     

你会选择氢动力绿色汽车吗?

在这个世纪中,我们将会选择驾驶氢动力汽车吗?越来越多的专家相信我们会选择氢汽车。一些人认为在未来的25年内,新西兰的基于氢燃料电池的使用率将增加50％。为什么会产生这种现象,因为我们要对世界环境进行保护。我们驾驶的氢汽车,经由燃料电池装置,可以将氢气转为水蒸气,从而产生动力。测试表明,氢动力汽车的排放污染为零。     

燃料电池的关键技术

 以燃料电池技术链为主线,叙述燃料电池关键材料与部件、电堆、系统存在的问题、发展现状与研究热点。关键材料包括催化剂、离子交换膜、气体扩散层;电堆关键部件包括膜电极组件、双极板等;系统部件包括空压机、增湿器、氢回流泵、氢瓶等。关键材料与部件的成本与耐久性是燃料电池汽车实现商业化的基础。中国燃料电池部分技术指标已经达到或超过全球同类商品的水平,需要鼓励产业大力投入,建立批量生产线,促进中国燃料电池技术进步。     

未来的汽车动力一燃料电池

介绍了氢燃料电池在汽车上的应用,对燃料电池车的优点、目前存在的技术难题以及发展形势进行了综述.     

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。     

电极添加剂Nafion乳液对离子膜燃料电池放电性能的影响

离子交换膜燃料电池作为一种理想的氢能发电装置，是目前氢能研究开发的热点。用实验方法研究了电极添加剂Ｎａｆｉｏｎ乳液对离子交换膜燃料电池电化学性能的影响。实验结果表明，在电极中加入适量的Ｎａｆｉｏｎ乳液可以显著地提高电极的电催化反应活性。当电极中Ｎａｆｉｏｎ乳液的含量为３％￣５％时，燃料电池的放电电压和电流密度者处于高峰值状态。实验结果还发现，用不同方法配制的Ｎａｆｉｏｎ乳液对燃料电池放电性能的影响     

膜分离耦合电化学氢泵提氦工艺设计与优化

深冷精馏的氦气富集工艺存在能耗高、投资大，催化氧化法脱氢会引入新杂质(O₂、H₂O等)的问题，因此提出基于膜分离耦合电化学氢泵的脱氮单元尾气提氦工艺。二级膜分离富集氦气，电化学氢泵分离氢气/氦气，一步实现高效脱氢提氦和氢气资源化利用。基于课题组自主开发的膜分离和电化学氢泵单元模块，利用Aspen HYSYS对耦合工艺进行了建模及数据分析，并结合灵敏度分析法和响应面法对工艺关键参数进行了优化。最优工艺条件是第1、2级膜面积分别为4 759.5和435.3 m²,第1、2级膜进料绝对压强分别为6 010.3和4 352.5 kPa,第1、2级电化学氢泵的膜电极面积分别为39和17 m²,施加电势均为1 V。该条件下，产品氦气摩尔含量为99.99%,总回收率为95.67%,同时副产燃料电池车用标准的氢气。经济评价结果表明，在考虑氢气副产品附加值的条件下，耦合工艺高纯氦气生产成本为标准状态下125.47元/m³,动态投资回收期为2.09 a,内部收益率为79%,具有显著的经济优势。     

微型平面6-cell组合再生式燃料电池电源的制作与性能

首次设计并制作了一种微型平面6-cell组合的质子交换膜再生式燃料电池(PEM-URFC)电源系统. 该微型电源由一片含多个膜电极单元的质子交换膜做为电解和发电的双功能膜电极组件,一个装有储氢材料和电解用水的底盒做为氢气储放和给水装置,通过带有气流孔的底板、碳极板及顶板紧密压合而成. 在电解模式时,该电源系统将水分解产生氢并通过储氢合金存储于底盒中;而在燃料电池模式时,氢再被释放出来与空气中的氧进行放电反应而产生电流. 常温常压下,该微型电源的开路电压可达4.9 V,在3.0 V的工作电压下,能维持19 mA/cm2放电约40分钟左右. 该电源系统具有良好的充放电循环能力,在10次充放电循环后, 电池性能依然能保持稳定.     

新型纳米贮氢材料

美国能源部西北太平洋国家实验室的研究人员正在采用一种新方法为燃料电池车“加满”纳米级固体贮氧材料。研究人员的这一发现可能会使汽车以氢动力环保燃料电池取代汽油发动机的日子早日到来。     

贮氢合金还原处理及贮氢电极成型工艺研究

研究贮氢合金表面还原处理对电极性能的影响，以及用泡沫镍作基底制备贮氢电极的成型工艺。经还原处理后，贮氢电极放电容量显著提高。     

NH_3杂质对HT-PEM燃料电池性能的影响

目的研究氢燃料中存在NH3杂质时对高温质子交换膜燃料电池的影响.方法使用燃料电池测试系统测试了HT-PEM燃料电池的极化曲线和交流阻抗图谱,采用等效电路法获得了HT-PEM燃料电池的等效电路元件,并对被NH3毒化后的电池催化剂层进行了电子显微扫描,分析了氢燃料中NH3质量浓度、电池温度和使用时间对HT-PEM燃料电池性能的影响.结果氢燃料中NH3的存在改变了电池电极电化学反应界面的结构,阻碍了质子的传递,导致电池性能下降,并且被NH3毒化后HT-PEM燃料电池再通入纯净氢气后电池性能仍继续下降.结论氢燃料中的NH3对HT-PEM燃料电池有很强的毒化作用,主要体现在降低了电池电极电化学反应界面,同时,被NH3毒化后HT-PEM燃料电池性能很难恢复,这种损害是不可逆的.     

质子交换膜燃料电池的研究与应用

在能源和环境危机的今天,质子交换膜燃料电池由于其特点和优势有着更多的发展前景。文章在介绍质子交换膜燃料电池在各领域应用和发展现状的同时,也从电池材料和制造技术、成本、氢能源等几个方面进行了分析,阐述了质子交换膜燃料电池发展中面临和要解决的一系列问题。     

国外科技期刊亮点

研发出昂贵铂电极之替代品广泛采用燃料电池无污染地发电可能快接近现实。两个研究团队分别研发出替代昂贵铂电极为基础的将氢和氧转化为水或反之亦然的方法。澳大利亚莫纳什电子材料研究中心Bjorn Winther-Jensen等使用有机物质研发出Goretex膜上生长的导电性多聚物组成的电极。     

氢能源推动未来汽车

近年来，由于越来越多的混合动力汽车与生物燃料车逐渐投入市场，使得环保汽车的份额正在不断扩大。更值得期待的是，在不远的将来会出现更多能够采用被称为“终极清洁能源”的氢气作为燃料，制造出更加清洁的新一代环保汽车。其实，现有的依靠电能驱动的“燃料电池车”，以及靠燃烧氢气行进的“氢发动机汽车”，都已经采用氢作为能源。     

Ni—NiS合金析氢阴极的制备研究

用电沉积法制备了析氢电极，研究了制备条件对电极析氢活性的影响，测定了该电极在碱性溶液中的析氢活性，并通过稳态极化曲线的测定，给出了在１ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ溶液中不同温度下Ｎｉ－ＮｉＳ电极上的析氢反应的动力学参数。     

混合稀土中锌,铁,镁杂质对贮氢电极性能的影响

研究了混合稀土中常见杂质锌，铁，镁对贮氢电极材料的贮氢性能，电化学性能等的影响。结果表明：它们的存在使合金的吸氢平台压力及吸氢量有所改变，同时电极的大电流放电特性也发生变化，但对其放电容量影响不大。     

基于ANSYS的PEM单电池组装应力分析

采用ANSYS软件对质子交换膜燃料单电池装配进行有限元分析.分析了300、400、500、600 N等不同大小的载荷对装配的影响,对比了这4种载荷下燃料电池堆的核心部件膜电极组件的变形情况及应力分布情况,得出燃料电池单电池的最佳装配压力为400 N.该结果可为燃料电池堆的组装提供较好的参考依据.     

影响氢化物电极放电过程的因素

为设计和筛选高性能贮氢合金，对影响氢化物电极放电过程的因素进行理论研究，根据氢化物电极的结构及放电过程，推导出多孔氢化物电极的极化方程。实验结果表明，在制备氢化物电极时，应注意选择贮氢合金颗粒尺寸和填充密度来增大单位体积反应层中的反应表面积和缩短氢扩散距离，以降低氢浓差极化程度；注意添加催化剂，降低电化学极化程度，并添加导电剂，以降低电极的电阻极化程度。