质子交换膜燃料电池(PEMFC)

摘要： 活化可以进一步释放质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能。为评估活化对PEMFC的影响,并确定最优的活化工艺参数,必须进行电化学测试,但步骤繁琐且耗时长。提出一种基于差分进化(DE)算法的PEMFC快速性能分析方法,利用DE算法对PEMFC不同活化节点的J-U数据进行分析,得到活化前后的性能信息,最后,通过电化学阻抗谱(EIS)验证所提分析方法的可行性。该方法能分析PEMFC的活化性能,且平均耗时不超过10 s。

摘要： 质子交换膜燃料电池(PEMFC)易发生水淹、膜干等健康故障。合理的水故障诊断有助于对PEMFC内部的工作状态进行实时监测、预警并及时应对。基于气体压力降的水故障诊断方法搭建PEMFC水故障在线诊断测试平台;介绍气体压力降的理论计算方法;针对某款PEMFC堆进行阴、阳极气体压力降和电压的测试研究及分析。由于实验过程中PEMFC内部水量的变化,前1 000 s时,阴极气体压力降快速升高,阳极气体压力降缓慢升高,电压值快速下降;1 500 s后,阴、阳极气体压力降和电压值趋于稳定。该方法能实现PEMFC水故障的在线诊断。

摘要： 质子交换膜燃料电池(PEMFC)的物理耐久性主要受机械应力的影响。研究电池运行过程中膜电极在温度、湿度及气体进气压力交变作用下的应力分布。应力集中发生在边框与气体扩散层(GDL)的交界处;在相同温度下,湿度的影响明显,在85°C时,相对湿度(RH)从30%升至90%,最大应力从5.3 MPa升至6.3 MPa;在相同湿度下,温度的影响不明显;气体压力有一定的影响,在RH为70%、65°C时,气体压力由0增加至250 kPa,位于GDL下方质子交换膜的应力最大值增加了157.36%。考虑进口区域气体的周期性冲击及干湿循环的交变作用,材料交界可能是膜最易损坏的部位。

摘要： “双碳”政策大大推动了氢能的发展,而燃料电池作为氢能利用的最佳方式,迎来了新一轮的研究与产业热潮,尤其是商业化较为成熟的车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)引发了众多关注。膜电极(MEA)和双极板(BPP)是PEMFC电堆的两大核心部件,决定了电堆的性能和成本。水热管理和低温启动技术对于电堆性能的实现和实际应用的推广也起到了至关重要的作用。本文全面深入地阐述了车用PEMFC膜电极、双极板、水热管理、低温启动等技术对电堆性能、寿命和成本的影响规律,进一步指出各项技术的发展趋势。除此之外,车用燃料电池的商业化应用短期将围绕公共交通以及重型商用车等大型车辆开展,而乘用车对电堆的功率密度和成本提出了更高的要求。

摘要： 为了探究进气相对湿度对质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电性能的影响,文章提出了PEMFC能量效率(GE)的数值模型。首先,通过用户自定义函数(UDF)将GE模型添加到Fluent中对划分好的网格进行计算;其次,建立PEMFC试验系统,并将工况参数设置为工作温度为60°C、进气压力为10 kPa、进气相对湿度分别为50%和100%;最后,对GE模型、Fluent模型和试验数据进行比较分析。分析结果表明:当进气相对湿度为50%时,GE模型值的精确度比Fluent模型值提高了约15.18%;当进气相对湿度为100%时,GE模型值的精确度比Fluent模型值提高了约21.07%;PEMFC的能量效率随着进气相对湿度的增加而增加,当进气相对湿度为100%,功率密度增加到110.869 mW/cm^(2)时,PEMFC的能量效率为46.879%。

摘要： 为使燃料电池汽车(FCV)更大程度回收制动能量,基于质子交换膜燃料电池(PEMFC)动态降载特性,研究了一种FCV制动能量回收控制策略。建立燃料电池汽车动态特性模型,提出考虑PEMFC动态降载特性时基于协调的制动能量回收控制策略,用自行搭建燃料电池汽车制动能量回收硬件在环(HIL)仿真平台进行仿真。结果表明:与基于规则的控制策略相比,本文提出的基于协调的控制策略下,动力电池荷电状态(SOC)在城市工况下提高1.3%,在高速工况下,提高2.0%;对应的最大冲击度分别降低3.2%、2.1%。因而,燃料电池汽车回收更多的制动能量的同时,制动舒适性有一定程度的提高。

摘要： 微孔层在启停、反极等高电位下的电化学腐蚀是影响质子交换膜燃料电池寿命的重要因素。目前关于微孔层的腐蚀研究多数是采用离线测试方法模拟反极过程的高电位,研究结果显示微孔层在高电位下碳腐蚀严重,接触角明显减小,且对电池性能造成严重影响。但是实际反极测试结果与离线测试结果相悖。本工作通过在线反极测试研究微孔层在反极过程中的耐久性,评价反极前后微孔层对电池性能的影响机制。此外,对比分析在线反极和传统的离线试验过程与结果发现,由于离线测试时微孔层是浸泡在电解质溶液中,电解质增加了微孔层的质子传导能力,从而加快了碳腐蚀速率,而在线反极试验过程中微孔层并没有出现明显的碳腐蚀,因此传统的离线高电位腐蚀试验并不能模拟真实的反极电化学腐蚀过程。通过设计一种带有电解质的微孔层,进一步研究在线反极过程中电解质对碳腐蚀的影响,验证了在高电位下电解质的存在能够促进碳电化学腐蚀反应的发生。

摘要： 质子交换膜燃料电池(PEMFC)存在寒冷环境下启动困难的问题。充分考虑电流密度、加载形式、膜水含量和冰体积分数等因素的影响,建立PEMFC一维自升温冷启动模型。对比验证仿真结果后,对模型进行不同电流密度、不同电流密度加载形式的PEMFC自升温冷启动分析。欧姆电压损失和活化电压损失对燃料电池电压的影响,分别在冷启动的初期和后期;增加电流密度可提高温升速率;倾角大的斜坡电流密度加载方式,可让燃料电池在寒冷环境(-20°C)下快速启动。

摘要： 质子交换膜燃料电池(PEMFC)在运行时会产生大量的热量,合适的温度分布对电池的安全运行很重要。为对PEMFC内部温度进行实时监测,采用可原位监测PEMFC电堆温度的光纤布拉格光栅(FBG)传感器搭建温度监测平台,测量不同工况下的内部温度。随着工作电流密度的提高,PEMFC内部温度、温差和温度均匀性指数(IUT)均升高。将阴极过量系数从2.0提高到2.5,电堆内温差和IUT分别下降40.38%和28.10%,电压提高0.14 V,温度分布得到改善。

摘要： 质子交换膜燃料电池(PEMFC)常用的催化材料是贵金属铂(Pt)。相较于纯Pt催化剂,金属、非金属及金属氧化物的掺杂都可在保证活性与稳定性的基础上降低成本。按Pt基合金催化剂掺杂元素的种类划分,从合成方法、结构设计与分析、催化活性、稳定性等方面,综述近几年Pt基合金催化剂的研究进展,并对Pt基合金催化剂的高效利用提出建议。

摘要： 通过比较质子交换膜燃料电池局部电流的几种方法,本文认为部分膜电极法仅有利于确定局部电流的总体分布趋势,而子电池法、电流图示法及其衍生方法要求设备程度较高,同时提高了局部电流的测量精度,对局部电流的定量化研究更有利.电传感器方法在目前还不会作为一种主要的测量方法得到应用.

摘要： 通过比较质子交换膜燃料电池局部电流的几种方法,本文认为部分膜电极法仅有利于确定局部电流的总体分布趋势,而子电池法、电流图示法及其衍生方法要求设备程度较高,同时提高了局部电流的测量精度,对局部电流的定量化研究更有利.电传感器方法在目前还不会作为一种主要的测量方法得到应用.

摘要： 通过比较质子交换膜燃料电池局部电流的几种方法,本文认为部分膜电极法仅有利于确定局部电流的总体分布趋势,而子电池法、电流图示法及其衍生方法要求设备程度较高,同时提高了局部电流的测量精度,对局部电流的定量化研究更有利.电传感器方法在目前还不会作为一种主要的测量方法得到应用.

摘要： 通过比较质子交换膜燃料电池局部电流的几种方法,本文认为部分膜电极法仅有利于确定局部电流的总体分布趋势,而子电池法、电流图示法及其衍生方法要求设备程度较高,同时提高了局部电流的测量精度,对局部电流的定量化研究更有利.电传感器方法在目前还不会作为一种主要的测量方法得到应用.

摘要： 本文论述了质子交换膜燃料电池作为潜艇动力的先进性,介绍了常规潜艇的发展现状及趋势,综述了国外PEMFC潜艇动力应用现状及潜在市场,探讨了我国发展PEMFC常规潜艇的前景.

摘要： 本文论述了质子交换膜燃料电池作为潜艇动力的先进性,介绍了常规潜艇的发展现状及趋势,综述了国外PEMFC潜艇动力应用现状及潜在市场,探讨了我国发展PEMFC常规潜艇的前景.

摘要： 本文论述了质子交换膜燃料电池作为潜艇动力的先进性,介绍了常规潜艇的发展现状及趋势,综述了国外PEMFC潜艇动力应用现状及潜在市场,探讨了我国发展PEMFC常规潜艇的前景.

摘要： 本发明提供了一种用于质子交换膜燃料电池膜电极成型的夹具及质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，该方法将膜电极组件依次放置于夹具的第一平板和第二平板中间；将夹具的螺丝杆的扭矩设置为0.5N·m～5N·m，将紧定螺丝杆通过第一平板的螺丝孔顶紧第二平板；在140°C～250°C下加热所述夹具，2min～30min后得到质子交换膜燃料电池膜电极。本发明采用第一平板和第二平板等组成的夹具，对制备膜电极的模压方式进行了调整，使膜电极的放电性能较为优异，进而能提高燃料电池的电化学性能。本发明制备膜电极的方法简便易行，无需引入昂贵的模压设备，成本较低，利于推广。

摘要： 本发明提供一种质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法和成型夹具。制备方法为将催化剂阳极层、质子交换膜层和催化剂阴极层依次叠放于平行放置的两个平板之间；平板上设有螺孔且通过螺栓相连；设置扭矩为0.5N·m～5N·m，将两个平板进行压紧后固定相对位置；将固定后的两个平板，以及两个平板间的催化剂阳极层、质子交换膜层和催化剂阴极层在140°C～300°C加热2min～30min后取出，去除所述平板，得到质子交换膜燃料电池膜电极。实验证明，采用本发明方法制备的膜电极具有较为优异的放电性能，其制备工艺操作简便，也无需引入价格较为昂贵的高精度模压机。因此，使用上述方法制备膜电极操作简便，成本低，电化学性能优异。

摘要： 本发明属于质子交换膜燃料电池技术领域，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池用气体扩散层及其制备方法和质子交换膜燃料电池。本发明提供了一种质子交换膜燃料电池用气体扩散层，包括基底层和微孔层；所述微孔层为片状结构；所述基底层与所述微孔层压合连接。本发明中，质子交换膜燃料电池用气体扩散层中的微孔层为片状结构，基底层与微孔层压合连接，避免了湿法制备微孔层会出现制备浆料漏入基底层内部，容易堵住基底层，封堵气体传输通道的问题，使得气体扩散层具有更好的气体传输能力，并且，微孔层为片状结构，能够提供平整的表面，改善气体扩散层与催化层的接触。

摘要： 本发明涉及一种质子交换膜燃料电池电极催化剂、制备方法及质子交换膜燃料电池，属于质子交换膜燃料电池技术领域。催化剂包括载体以及负载于载体表面的铂，所述的载体是指负载有类石墨相氮化碳量子点的碳纳米颗粒。本发明提供的电极材料通过对碳粒子表面进行羧基化改性，并在碳粒子表面修饰具有氨基的类石墨相氮化碳量子点，实现了氨基与羧基之间的酰胺化反应，再在表面原位生长得到金属铂层之后，在铂与碳之间通过碳化氮材料提高了电极的导电性。本本发明提供的电极材料在应用于质子交换膜燃料电池时具有较高的输出功率。

摘要： 本发明属于燃料电池结构领域，提供了种质子交换膜燃料电池流道结构及质子交换膜燃料电池。其中，所述质子交换膜燃料电池流道结构的上表面呈波浪状，流道结构的深度沿气体流动方向逐渐变小，流道结构的宽度沿气体流动方向逐渐变大，这使得反应气体与扩散层的接触面积不断增大，也更容易进入电池内部，更易均匀扩散，迫使更多氧气进入催化层，提高电池催化层氧气浓度，提高电池电流密度。

摘要： 本发明提供了一种用于质子交换膜燃料电池膜电极成型的夹具及质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法，该方法将膜电极组件依次放置于夹具的第一平板和第二平板中间；将夹具的螺丝杆的扭矩设置为0.5N·m～5N·m，将紧定螺丝杆通过第一平板的螺丝孔顶紧第二平板；在140°C～250°C下加热所述夹具，2min～30min后得到质子交换膜燃料电池膜电极。本发明采用第一平板和第二平板等组成的夹具，对制备膜电极的模压方式进行了调整，使膜电极的放电性能较为优异，进而能提高燃料电池的电化学性能。本发明制备膜电极的方法简便易行，无需引入昂贵的模压设备，成本较低，利于推广。

摘要： 本发明提供一种质子交换膜燃料电池膜电极的制备方法和成型夹具。制备方法为将催化剂阳极层、质子交换膜层和催化剂阴极层依次叠放于平行放置的两个平板之间；平板上设有螺孔且通过螺栓相连；设置扭矩为0.5N·m～5N·m，将两个平板进行压紧后固定相对位置；将固定后的两个平板，以及两个平板间的催化剂阳极层、质子交换膜层和催化剂阴极层在140°C～300°C加热2min～30min后取出，去除所述平板，得到质子交换膜燃料电池膜电极。实验证明，采用本发明方法制备的膜电极具有较为优异的放电性能，其制备工艺操作简便，也无需引入价格较为昂贵的高精度模压机。因此，使用上述方法制备膜电极操作简便，成本低，电化学性能优异。

摘要： 一种质子交换膜燃料电池、包含所述质子交换膜燃料电池的电池堆以及所述质子交换膜燃料电池的制备方法。所述质子交换膜燃料电池采用双氧水作为氧化剂，所述质子交换膜燃料电池包括依次布置的阳极气体扩散层(22)、阳极催化剂层(21)、质子交换膜(10)和阴极催化剂层(31)，所述质子交换膜燃料电池还包括单一的极板(13)，并且不包括阴极气体扩散层。

摘要： 本发明涉及一种质子交换膜燃料电池电极催化剂、制备方法及质子交换膜燃料电池，属于质子交换膜燃料电池技术领域。催化剂包括载体以及负载于载体表面的铂，所述的载体是指负载有类石墨相氮化碳量子点的碳纳米颗粒。本发明提供的电极材料通过对碳粒子表面进行羧基化改性，并在碳粒子表面修饰具有氨基的类石墨相氮化碳量子点，实现了氨基与羧基之间的酰胺化反应，再在表面原位生长得到金属铂层之后，在铂与碳之间通过碳化氮材料提高了电极的导电性。本本发明提供的电极材料在应用于质子交换膜燃料电池时具有较高的输出功率。

摘要： 本公开涉及一种质子交换膜燃料电池单体及由至少两个质子交换膜燃料电池单体叠加串联而成的质子交换膜燃料电池电堆。其中质子交换膜燃料电池单体包括阴极板、阳极板和位于所述阴极板和所述阳极板之间的MEA组件，三者叠加，固定密封；所述阳极板具有多个凸起的脊，所述MEA组件与所述脊对应的部分为变形部，所述脊与所述变形部之间的缝隙形成多个氢气流道。本公开通过将MEA组件对应流道部分设计成异于平直板的变形部，增大了与流道内气体的反应面积，相对于传统平板式MEA组件的燃料电池单体，提升了PEM燃料电池反应效率、反应均匀性以及电堆功率密度。