PEMFC阴极催化层电化学性能的数学模拟

质子交换膜燃料电池(PEMFC)的膜电极中包含多种传输过程,且传输过程与电化学反应过程在相互交错的区域内进行,本文建立了质子交换膜燃料电池的阴极数学模型,运用MATLAB和C语言编写了模拟程序,探讨了电极结构和电极制备工艺对电极电化学性能的影响.     

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。     

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.     

制备条件对卟啉钴氧还原催化性能的影响

采用合成后未经提纯的粗卟啉、Co(OH)2和碳粉制备卟啉钴用于质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应电催化剂.研究了试样组成和热处理温度等制备条件对催化性能的影响.采用薄层电极结合循环伏安法和单体燃料电池I V特性评价了所制备的电催化剂对氧还原反应的催化活性.     

碱性膜燃料电池阴极Co-N-C催化剂层的性能优化

近年来,阴离子交换膜性能的提升使碱性膜燃料电池(AMFC)的研究成为热点.与质子交换膜燃料电池(PEMFC)相比,其主要特点之一就是可以使用非贵金属催化剂替代商业Pt/C,从而避免非贵金属在酸性中的不稳定性.膜电极是燃料电池的核心部件,制约燃料电池的性能.催化层作为膜电极的主要部件,由催化剂和离聚物组成.离聚物质量分数...     

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     

过渡金属碳化物负载的高性能纳米电极催化剂第一性原理研究

质子交换膜燃料电池因其环境友好,能量转换效率高,便携等优点受到研究者们的广泛关注.其传统的催化剂为Pt/C(Pt负载在炭黑上),但是Pt/C催化剂存在的Pt价格昂贵且易CO中毒、炭黑易腐蚀等问题,限制了质子交换膜燃料电池的广泛应用.亟待寻求廉价、高效、稳定的新型电极催化剂.运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,从原子、电子层面对过渡金属碳化物负载的纳米金属体系进行了对比研究,设计和筛选出了催化活性好、稳定性高的纳米复合催化剂,为新型电极催化剂的优化设计提供了理论指导.     

基于代理模型的直流道质子交换膜燃料电池优化设计

质子交换膜燃料电池是一种可以将储存在燃料中的化学能转化为电能的装置.应用Kriging代理模型结合遗传算法对流道宽、流道高和岸宽3个几何参数进行了优化设计,以质子交换膜燃料电池的净功率作为优化的目标函数来评价质子交换膜燃料电池的性能.数值模拟应用了商业软件ANSYS FLUENT.优化后的质子交换膜燃料电池流道内具有更高的压力,使更多的反应气体参加电化学反应,因此优化后的质子交换膜燃料电池的性能得到了提高.     

PEMFC电催化剂利用率研究方法的探讨

提高电催化剂的利用率以降低质子交换膜燃料电池(PEMFC)的成本，是加速其商业化的一个重要途径。文中讨论了现有的CV法在研究PEMFC电催化剂利用率时存在的一些问题，如CV法扫描速度的影响及Pt理论比表面积难于准确确定等，为了较好地解决这一问题，提出了一种以单位质量电催化剂产生电池功率或电能来表示膜电极中电催化剂利用率的方法。     

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。     

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.     

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.     

十二烷基苯磺酸钠对不锈钢孔蚀的缓蚀作用

采用浸蚀法、测定孔蚀特征电位及ｉ－ｔ曲线、模拟闭塞电池试验及交流阻抗频谱技术等，研究了１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢在氯化物水溶液中的孔蚀行为，以及十二烷基苯磷酸钠和／或单乙醇胺对孔蚀引发与扩展过程的抑制作用．发现十二烷基苯磷酸钠及单乙醇胺对本腐蚀体系有一定的缓蚀作用，二者有明显的协同效应，这种效应主要表现在对孔蚀扩展阶段的影响．模拟闭塞电池实验表明，孔蚀的扩展阶段包含稳定扩展阶段及加速扩展阶段，添加剂使稳定扩展阶段的Ｎｙｑｕｉｓｔ图的低频部容抗派加大；在加速扩展阶段，低频部增加一个容抗弧．     

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．     

Positive darwinian selection at the imprinted MEDEA locus in plants

In mammals and seed plants, a subset of genes is regulated by genomic imprinting where an allele's activity depends on its parental origin. The parental conflict theory suggests that genomic imprinting evolved after the emergence of an embryo-nourishing tissue (placenta and endosperm), resulting in an intragenomic parental conflict over the allocation of nutrients from mother to offspring. It was predicted that imprinted genes, which arose through antagonistic co-evolution driven by a parental conflict, should be subject to positive darwinian selection. Here we show that the imprinted plant gene MEDEA (MEA), which is essential for seed development, originated during a whole-genome duplication 35 to 85 million years ago. After duplication, MEA underwent positive darwinian selection consistent with neo-functionalization and the parental conflict theory. MEA continues to evolve rapidly in the out-crossing species Arabidopsis lyrata but not in the self-fertilizing species Arabidopsis thaliana, where parental conflicts are reduced. The paralogue of MEA, SWINGER (SWN; also called EZA1), is not imprinted and evolved under strong purifying selection because it probably retained the ancestral function of the common precursor gene. The evolution of MEA suggests a late origin of genomic imprinting within the Brassicaceae, whereas imprinting is thought to have originated early within the mammalian lineage.