Ca2+对质子交换膜燃料电池性能的影响

质子交换膜燃料电池(PEMFC)长期运行过程中,其部件因损伤产生的杂质金属离子对燃料电池的电化学性能有重要影响。模拟PEMFC中Ca2+污染燃料电池工况,研究了Ca2+对PEMFC电化学性能的影响。实验结果表明:随着污染时间的增加,燃料电池性能逐渐衰减,当污染时间超过9 h,电池电压急剧降低;在高电流密度区(电流密度>400 mA/cm2),电压衰减最明显。在500 mA/cm2电流密度下恒电流放电2 h后,电压降低了41%。Ca2+的存在及其积累对质子交换膜燃料电池有明显的毒化作用。     

新型磺化聚酰亚胺的合成

质子导电离子交换膜由于其高导电率和优异的化学性质而广泛应用于H2／O2燃料电池，但是全氟化膜的昂贵的价格限制了它的市场应用，为此，研究尝试生产廉价的代替品，磺化聚酰亚胺就是被人们看好的代替品之一。用3，3′—二磺酸钠基—4，4′—二氟二苯酮和对氨基苯酚为原料合成一种新型芳香族二胺，再将新型芳香族二胺和二酐以间甲酚为溶剂一步法合成一系列具有不同磺化度的聚酰亚胺，从而避免了由聚合物磺化改性引起的聚合物链的交联与降解。用红外吸收光谱和HNMR核磁共振光谱对新型芳香族二胺单体进行了表征，并用红外吸收光谱表征了聚合物。研究了共聚物的组成结构，溶解性，及磺化度对共聚物的影响。结果表明DMF，DMAc，NMP等均是该磺化聚酰亚胺的良溶剂，聚合物粘度随着磺酸基含量的增加而降低。     

采用可逆质子交换膜燃料电池/膨胀机的综合能源系统性能研究

为提高可再生能源在冷热电联供系统中的利用率,提出一种以可逆质子交换膜燃料电池(RPEMFC)和膨胀机为主要部件的新型冷热电联供综合能源系统,通过引射器和膨胀机回收电解池氧气侧的压力能,以RPEMFC电堆的冷却回路和膨胀机出口冷气分别对外供热和制冷。为获得系统中主要设备运行参数对系统性能的影响,建立了系统的热力学模型,进而揭示了系统效率、效率、压缩机耗功、膨胀机回收功、系统制热制冷量等参数的变化规律。研究结果表明:当RPEMFC电堆以50kW的发电功率运行时,系统发电效率为56.2%,热效率为35.2%,总效率为91.4%,效率为54%,且在15～85kW的发电功率变化范围内系统能效均超过89%;系统能量效率及效率对引射器流量比及引射器工作流压力的变化较为敏感,并以影响系统发电效率为主;压缩机出口压力变化对系统能效影响不大,但压缩机出口压力增大有利于系统增加产冷量。     

基于SiC材料的激光加速质子束辐照特性研究

通过辐照核能材料SiC, 表征激光加速质子束连续宽能谱、短脉冲和高瞬态流强的特点。将SiC样品放置在距离靶体4 cm处, 连续进行300发满足指数能谱分布的能量为1~4.5 MeV的激光加速宽能谱连续质子束辐照。表面和截面拉曼光谱显示辐照后的SiC散射峰强度减小, 且拉曼光谱截面测量的整体趋势可以与SRIM模拟的能谱加权后的深度能损分布对应, 从而通过实验对能量连续分布的激光加速质子束进行表征。此外, 实验结果显示, 激光加速质子束的短脉冲特性可在SiC表面产生相当高的瞬时束流密度。这种快速的宽能谱辐照为模拟反应堆中子辐照提供了可能性。     

温度、压力和湿度对PEMFC堆电效率的影响

提高质子交换膜燃料电池（PEMFC）堆的电效率对于PEMFC堆的开发和应用具有重要的意义．研究了操作参数中的温度、压力和湿度对PEMFC堆电效率影响的机理，在此基础上，采用正交实验的方法进一步分析了以上各因素的耦合作用及影响程度、实验结果表明，温度、压力、湿度及温度与湿度的耦合作用对PEMFC堆电效率的影响显著，最优工作条件为温度60℃，压力0．3MPa和湿度100％．     

镀铬不锈钢双极板在PEMFC环境中的性能

为克服不锈钢表面存在的钝化膜非均匀性的缺陷,采用镀铬方法对304不锈钢进行表面改性,研究表面镀铬的304不锈钢在模拟质子交换膜燃料电池(PEMFC)环境中的电化学性能和电性能.结果表明:在不锈钢表面生成了厚7～8μm的均匀完整的镀铬层;镀铬的304不锈钢在模拟PEM-FC阴极和阳极环境中均具有比基体更低的钝化电流密度,更易于钝化;在空气中形成的氧化膜较基体具有更低的界面接触电阻,恒电位极化后表面生成的钝化膜可引起表面接触电阻的增加.     

金属In与掺Nb的SrTiO3金属半导体接触研究

研究了金属In与掺不同Nb浓度的SrTiO₃（Nb-STO）衬底之间构成的金属半导体结（金-半结）。测量了不同温度下的I-V曲线。在掺杂浓度为0.05 wt.%衬底构成的金-半结I-V曲线中,反向电压部分得到的有效因子n在1.05～1.10之间,且随温度变化很小,而正向的n很大,表明出势垒随着偏压的变化改变很大。金属In与Nb-STO衬底之间构成的金-半结在浓度为0.05 wt.%和0.7 wt.%的掺杂情况下,结点都表现出非线性的I-V关系,均不能视为欧姆接触。     

平面电磁波在任意连续分层不均匀等离子体覆盖导体球上散射问题的研究

用半解析半数值的方法求解了平面波在任意连续分层介质覆盖导体球上的散射问题,作者用位函数表示平面波,再将位函数分解成球面波,其球面波在分层介质上的散射将被化成一个两点边值问题,给出了边界条件和统治方程,可给出其散射系数.     

质子交换膜燃料电池双极板与气体扩散层接触压力测量与模拟

质子交换膜(PEM)燃料电池的组装力和工作温度对双极板与气体扩散层(GDL)之间的接触压力有着重要影响,而双极板与气体扩散层之间接触压力的大小与分布对燃料电池的电化学性能至关重要。基于有限元软件ABAQUS开发了PEM燃料电池预紧力-温度顺序耦合程序,预测得到了不同螺栓预紧力和温度下双极板与气体扩散层间接触压力的大小和分布。有限元分析结果表明:接触压力随预紧力的增大而增大;燃料电池的工作温度对双极板与气体扩散层之间的接触压力有重要影响,接触压力随温度的升高而增大。采用压力传感膜技术试验测试了双极板与GDL之间的接触压力大小与分布,试验结果与模拟结果吻合较好。     

质子交换膜燃料电池运行参数的仿真优化

为研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作温度和反应气体工作压力变化对单体输出性能的影响,通过建立PEMFC单体的电化学模型及系统参数模型,利用Matlab软件,以Mark V型燃料电池发动机为实例,研究了工作温度和反应气体工作压力变化对电池单体输出性能的影响.结果表明:(1)工作温度每提高10K,单体的平均电压、平均功率将增加3%,在高温阶段增幅略有下降;(2)提高反应气体工作压力同样有利于提高电池的输出性能,但提高幅度受电池本身的限制,其工作压力一般不超过1MPa;(3)PEMFC还具有较好的瞬时过载能力.