薄層親水催化層電極質(zhì)子交換膜燃料電池性能研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(ProtonExchangeMembraneFuelCell，PEMFC)是一種常溫操作的全固態(tài)的能量轉(zhuǎn)換裝置，具有室溫啟動，無腐蝕與電解液流失，低噪音，壽命長和輸出比功率高達(dá)0.5～1.5W/cm2等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。本文針對以純氫純氧為燃料氣源，研究薄層親水催化層電極PEMFC的發(fā)電性能，以作為深入研究提升質(zhì)子交換膜燃料電池性能的基礎(chǔ)工作之一。 本文主要包括以下兩個部分： (1)建立單電池發(fā)電實(shí)驗(yàn)裝置，針

2、對轉(zhuǎn)壓、非轉(zhuǎn)壓兩種不同方法制備的薄層親水電極質(zhì)子交換膜燃料電池，通過電子顯微鏡掃描的實(shí)驗(yàn)方法對其微觀形態(tài)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，轉(zhuǎn)壓催化層的顆粒分散情況要明顯優(yōu)于非轉(zhuǎn)壓催化層。 (2)考慮不同操作條件對電池性能的影響，本論文研究還做了以下的有關(guān)電池性能的評估實(shí)驗(yàn)，其中包括 ①進(jìn)行了催化劑含量的變化對電池性能的影響實(shí)驗(yàn)，催化劑中Pt/C的含量為0.1mg/cm2時(shí)，其電池性能為最佳； ②進(jìn)而還研究了催化劑的超聲波振蕩

3、時(shí)間對電池性能的影響實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果表明，對催化劑的超聲波振蕩時(shí)間越長，所得的催化層越均勻，電池的性能也就越好； ③另外，還針對不同壓力的反應(yīng)氣、不同操作溫度及MEA經(jīng)熱水浸泡等不同工況條件進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，測試電池兩側(cè)所加的操作氣壓力越高，電池的性能越好；溫度對PEMFC性能影響的主要原因是：溫度升高，物質(zhì)的擴(kuò)散過程和傳遞速度加快，但最佳工作溫度為80℃；未經(jīng)熱水浸泡的電池MEA的交換電流小于經(jīng)熱水浸泡的電池M