PFSI/PTFE复合膜用于质子交换膜燃料电池的研究

分析质子交换膜燃料电池的膜水含量与运行参数的关系,从工程方法的角度建立水传输模型.模型分析得到,要提高膜的水合程度,需要通过增湿反应气体.过高的增湿反应气体又会引起阴极扩散层水的泛滥,需通过调节反应气体流量来缓解水的泛滥.为保证膜的高水合程度和低的阴极扩散层水的泛滥,建立了膜水含量的神经网络控制模型,为电池水管理奠定了基础.

用质量百分比为40%pt/c+nafion制备了亲水电极,并与nafion112质子交换膜热压制备了质子交换膜燃料电池膜电极组件。用恒电流极化和电化学阻抗谱研究了电极组分对性能的影响,同时优化了各组分的含量。在碳纸基体和催化剂层之间引入了c/fep催化剂支撑层,支撑层碳粉的优化载量为0.8mg/cm2,fep的优化质量百分含量为40%。电极催化剂层pt的适宜载量为(0.40±0.05)mg/cm2,nafion的优化质量百分含量为30%。

以60kw级质子交换膜燃料电池(pemfc)建筑热电联供系统为例,分析了用户电负荷及生活热水负荷的变化规律,模拟了能量供需的匹配与运行模式,考察了不同季节、不同时段系统对用户热电负荷的满足情况及系统实现的效率,按拟定策略运行时燃料节约情况及二氧化碳和氮氧化物的减排效果。

为了深入研究质子交换膜燃料电池加湿器的工作性能,从传热传质学的角度分析膜加湿器系统,建立加湿器的机理模型。当已知加湿器入口气体和水流的状态参数(如:温度、流量、压力)以及加湿器的物理参数(如:气道的几何形状和热传导系数等)时,此模型可以计算出加湿器出口气体的相对湿度、温度以及出口水温等变量值。以1kw质子交换膜燃料电池的参数为依据,用simulink进行仿真。仿真结果与实验数据的比较表明,模型能够反映出加湿器的实际工作状况。

质子交换膜燃料电池不锈钢双极板表面改性研究

通过分析质子交换膜燃料电池(pemfc)电极用气体扩散层的功能特点及性能要求,对几种常用于pemfc电极中的气体扩散层材料,如碳纤维纸、碳纤维编织布、非织造布及炭黑纸等进行了评述,介绍了它们的基底制作工艺及后处理工艺,同时对几种典型的憎水处理方法作了简要的说明。针对各种气体扩散层材料存在的缺陷,指出研究开发具有高性能的气体扩散层材料将有利于改善pemfc电极的综合性能。

质子交换膜燃料电池控制器的设计 质子交换膜燃料电池控制器的设计 摘要：介绍了基于嵌入式pic16f876a-i/sp芯片的质子交换膜燃料 电池控制器的软硬件的设计，该控制器很好地改善了燃料电池的输出性能。 实验结果表明，设计的质子交换膜燃料电池控制器不仅具有保护反应堆和 蓄电池等功能，并可以在多变的环境下保持燃料电池的高度可靠性和稳定 性。其性能基本达到预期指标。关键词：燃料电池；主控芯片；控制器 质子交换膜燃料电池系统是一种功率调节设备，已广泛应用于电脑、 医疗/生命维持系统、电信、工业控制等领域。它的主要功能是持续以高 质量的功率供给负载。一个高性能燃料电池系统应该有一个线性和非线性 负载的较低总谐波失真、效率高、可靠性好、突发电网故障和负载改变时 的快速瞬态响应的净输出电压[1]。伴随着个人电脑和互联网的普及，低容 量燃料电池产品将在工业领域和国内市场进一步增长。

采用涂布法制备亲水电极,即将催化剂和质子导体nafion制成糊状,均匀地涂在电极支撑体上,制备过程比常规电极制备过程和wilson制备亲水电极的方法简便。并对电极进行了性能研究和寿命考察,同时还考察了加入聚四氟乙烯(ptfe)对电极性能和寿命的影响。这种方法制得的质子交换膜燃料电池(pemfc)电极,催化剂利用率高,初始活性很好,但稳定性不好,加入ptfe对电极性能影响不大,但稳定性有明显提高。

阐述了质子交换膜燃料电池和电池堆的基本工作原理和关键组件,提出了pemfc技术应用于建筑物的热电联供的供能方式。对pemfc供能的理论效率和实际效率、排放和噪声进行了讨论。实际应用证明,pemfc热电联供方式具有能量转化效率高和废气排放量少等优点。

小型质子交换膜燃料电池作为目前质子交换膜燃料电池的研究热点之一,其箱体结构设计的灵活、实用、可靠和便捷性更有利于其在小型电子设备和小功率移动电源等领域的广泛应用。考虑了在高压氢气瓶、便携式金属氢化物储气罐等不同氢气供气方式下设计小型质子交换膜燃料电池箱体结构,使其既能在通用供气方式下作为一个单独的部件进行供电,也能快速安装金属氢化物储气罐箱体进行便携式供电,实现了使用的可靠性、灵活性和便捷性。

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　将两种不同ew值的聚α,β,β＿三氟苯乙烯(sptfs)树脂浸入到多孔聚四氟乙烯(ptfe)膜的孔中,制成sptfs/ptfe复合膜用于质子交换膜燃料电池(pemfc).并对该复合膜的吸水率,电导率,机械强度及其装配的电池性能进行了测试.与其它均质膜相比,复合膜明显降低了吸水率,同时也降低了电导率,增加了机械强度.在电池温度为80℃,h2/o2压力为0.2/0.2mpa条件下,两种复合膜装配电池的性能优于nofion115膜.低ew值的复合膜电池性能优于高ew值的电池性能,但电池稳定性相对较差.

以热塑性聚丙烯树脂(pp),天然鳞片石墨(ng)为主要原料,采用模压工艺制备了ng/pp复合双极板,考察了不同模压压力、模压时间对双极板性能的影响。

采用nafion/sio2溶液和多孔ptfe薄膜为原料,制备了nafion/sio2/ptfe复合膜。sem图片表明:复合膜具有良好的树脂填充度;ftir测试表明:sio2被引入到复合膜中,没有影响膜的本体结构;tg-dta测试表明:复合膜具有良好的保水性能。充放电测试表明:由于sio2的保水作用,复合膜在高电流密度时(>0.4a/cm2)具有更好的输出能力。

质子陶瓷膜燃料电池作为固体氧化物燃料电池低温工作的一种有效途径而受到了广泛的关注.本文介绍了以高温质子导体为电解质的质子陶瓷膜燃料电池的进展,指出传统质子陶瓷膜燃料电池较差的化学稳定性是阻碍其发展的重要因素.重点评述了近期化学稳定性好的高温质子导体电解质材料的发展以及新的掺杂体系对于经典baceo3基质子导体在化学稳定性、电导率和烧结活性等方面的作用,分析了高温质子导体作为电解质材料在质子陶瓷膜燃料电池发展中存在的问题和发展的方向.

采用柠檬酸-硝酸盐燃烧法合成了y和nd共掺杂的铈酸钡bace0.8y0.15nd0.05o3-δ(bcyn)质子导体,并将其与多孔pt电极组装了乙烷制乙烯共发电固体氧化物燃料电池(sofc)。多孔pt电极对乙烷脱氢和氧还原均具有很好的催化活性。bcyn质子陶瓷电解质膜则能够将阳极的碳氢化合物气体与阴极的氧隔开,从而避免乙烷的深度氧化而排放出co2温室气体并且提高乙烯产物的选择性。在650℃时,电池的最大功率密度为146mw/cm2,乙烷的转化率为18.6%,选择性为96.7%,主要副产物为甲烷。

采用模板法和化学镀相结合的方法,初步制备了fe-ni/ptfe无机磁性复合膜,并考察主要影响因素:fe2+/ni2+、ph、反应时间、温度对其单位质量磁化率的影响,获得了制备fe-ni/ptfe的较佳条件。发现fe2+/ni2+和溶液ph对磁化率的影响比较大,引入外加电场作用后,磁化率明显增加。

本文以不同孔径的聚四氟乙烯(ptfe)为基膜,采用化学镀法分别将ag、pd沉积到ptfe膜孔及膜面上,制得了镀层均匀、结合力较好的pd-ag/ptfe复合膜,并考察了ptfe基膜孔径对镀层结合力的影响,以及化学镀工艺对金属钯沉积速率、复合膜孔结构和截面电阻率的影响。结果表明,适当的基膜孔结构有利于提高镀层结合力;ptfe膜经化学镀修饰后,孔径减小,孔径分布变窄,孔隙率降低,膜截面电阻率降低106数量级,且孔径减小顺序与截面电阻率减小顺序一致。

文中概述了一些常用的质子交换膜材料的结构和性能,从共混、共聚和表面接枝改性等方面对聚砜类膜材料的改性进行了详细的阐述,并对质子交换膜燃料电池的研究与应用前景进行了展望。

碱性阴离子交换膜(aem)是碱性阴离子交换膜燃料电池(aemfc)的最重要组成部分,它必须严格达到机械、化学和热力学方面的要求,并能确保跟电极接触良好,契合不同规则的电极形状.本文概述了碱性燃料电池用阴离子交换膜材料的应用、分类及发展趋势.

采用溶液浇铸法制备nafion/ptfe复合膜,测试了复合膜的含水率、尺寸稳定性、机械强度和质子电导率,并将其应用到固体聚合物电解质(spe)水电解中。在制备复合膜的同时将催化层喷涂到膜的两侧,最后复合膜与催化层共同结晶,使其一体化,增强复合膜与催化层的结合强度,满足水电解领域应用要求。评价不同厚度nafion/ptfe复合膜制备的ccm对水电解池性能的影响并与nafion112膜比较。相同操作条件下厚度小于30mm的复合膜水电解槽电压低于nafion112,降低水电解能耗和膜成本。