制备质子交换膜燃料电池碳／碳复合材料双极板的方法

将磺化聚α,β,β三氟苯乙烯(sptfs)树脂浸入到多孔的聚四氟乙烯(ptfe)膜的孔中,制成sptfs/ptfe复合膜用于质子交换膜燃料电池(pemfc)。与均质膜相比通过这种复合方法降低了膜的吸水率。复合膜的电导率在10-2s/cm范围。在80℃,p(h2)/p(o2)压力比为0.2mpa/0.2mpa条件下,用复合膜组装的电池性能与nafion115膜组装的电池性能进行了比较。复合膜组装的电池在0.5v时的电流密度(1200ma/cm2)大于nafion115膜的(1000ma/cm2);在低电流密度区(小于700ma/cm2),复合膜性能低于nafion115膜;在高电流密度区(大于1000ma/cm2),复合膜性能明显高于nafion115膜。

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。

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。

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。

燃料电池(fuelcell)是21世纪最有前途和发展潜力的清洁能源技术之一,质子交换膜(pem)作为燃料电池的核心部件,对燃料电池的性能起到重要作用。鉴于全氟磺酸质子交换膜在高温低湿工作环境下所存在的缺点,制备低成本、高性能的无机-有机复合质子交换膜是一种有效的解决办法。以制备无机-有机复合质子交换膜的主要无机填料为分类依据,介绍了近年来国内外无机-有机复合质子交换膜的研究现状,综述了各类无机填料与复合质子交换膜的性能之间的关系,展望了无机-有机复合质子交换膜的未来研究方向。

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.

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。

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。

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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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。

日本信州大学的中山异副教授开发成功一种适合用于制作燃料电池“隔片”的新型复合材料。它是由高导电性的碳纳米纤维与耐蚀性优越的钛粉末在常温下加压成型，运用了称之为“常温压缩剪切法”的新技术，

采用真空浸渍结合模压的方法,选取乙烯基酯树脂(ve)和膨胀石墨(eg)板材为原料制备复合双极板。考察了微观结构以及成型压力对双极板材料的导电性能、密封性能、机械性能以及表面亲/憎水性的影响。结果表明:随着成型压力的增加,双极板的电阻下降;双极板的气体密封性优异,其渗透率低于2×10-6cm~3/(s·cm~2),相对于原始eg板材降低了3个数量级;复合双极板有很高的表面能,与水的接触角均大于90°,这有利于电池内部液态水的排出。此外还研究了双极板在模拟燃料电池环境下的腐蚀行为,并利用性能最优的复合双极板组装成单电池,进行性能测试,当电流密度达到1500ma/cm~2时,其功率密度可达到最大值670mw/cm~2。并且经200h运行后,电池性能仍然稳定。因此,乙烯基酯树脂/膨胀石墨复合材料是一种有前景的双极板材料。

或许你知道碳纤维，但是你知道什么是碳纤维纸吗？今天小飞象跟大家一 起分享关于碳纸（碳布）在燃料电池中的作用吧！ 碳纸（碳布），又称为碳纤维纸 （布），是燃料电池实验的专用 材料，即气体扩散层，气体扩散 层为燃料电池的心脏-膜电极组 (mea)中一项不可或缺的材料, 它扮演着mea与双极板之间的沟 通桥梁角色。 喜欢小飞象的朋友可以微信关注我哦！或者百度“中 国工程纤维”!各种纤维资讯都有哦！ 其主要功能包括: 1.引导气体从石墨板的导流沟槽到触煤层； 2.顺利把反应式产生物-水排除于触媒层之外，避免淹水问题； 3.电流的传导器； 4.在燃料电池反应时具散热功能； 5.足够的强度支撑mea当其因为吸水过多而变形时。 常用的气体扩散层材料有碳纤维纸、碳纤维编织布、非织造布及碳黑纸等。 但有的也使用金属

聚合物填料复合材料以其低廉的成本、简便的成型工艺、良好的气密性和耐腐蚀性而被认为是直接甲醇燃料电池(dmfc)双极板的适用材料之一。本文对模压成型的聚合物填料复合材料进行了测试。四探针测试仪的测试结果显示材料的导电性良好,并且沿厚度方向的电导率高于沿平面方向的电导率。模拟dmfc阳极和阴极的内部环境以检验材料的耐腐蚀性,结果表明,该材料在dmfc的工作环境中无明显腐蚀现象。材料的气密性极佳。此种复合材料满足dmfc对于低成本双极板的要求。

在现代燃料电池、航空航天领域中大量使用各种复合材料。为了联接和固定这些复合材料的各个子结构和各类传感器等,燃料电池和航空航天复合材料在结构上经常采用大量的螺纹联接。利用有限元程序(ansys)分析了中厚板复合材料螺钉联接部的应力场,给出了螺纹牙的载荷分布图,研究了螺钉直径、复合材料的纤维体分比(体积分数比)、以及螺钉与复合材料之间的摩擦系数对螺纹牙根部圆角处的最大拉应力的影响。

美国sencer公司和通用汽车公司联合开发出一种陶瓷复合材料。这种材料耐高温、耐化学侵蚀，可用于燃料电池组件，这种被称为uhratemp的材料可用于代替昂贵的铂导电元件。据说这种专用元件可适于室外燃料电池应用。此外，这种元件可焊接成多层以适宜长期使用，从而降低成本。这种装置可在比固体氧化物燃料电池工作温度低的条件下工作，因而寿命更长。

美国sencer公司和通用汽车公司联合开发出一种陶瓷复合材料。这种材料耐高温、耐化学侵蚀，可用于燃料电池组件，这种被称为ultratcmp的材料可用于代替昂贵的铂导电元件。据说这种专用元件可适于室外燃料电池应用。此外，这种元件可焊接成多层以适宜长期使用，从而降低成本。这种装置可在比固体氧化物燃料电池工作温度低的条件下工作，因而寿命更长。

将碳纤维(cf)、碳纳米管(cnt)、乙炔黑(ab)和炭黑(cb)等导电材料与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)塑料混合,压制成复合材料导电双极板基体,再在两侧覆盖铅箔,得到双极板。观察基体成型后的外观,并测试导电性能。正交实验确定复合材料双极板的优化配方为:m(abs)∶m(cf)∶m(cnt)∶m(ab)∶m(cb)=100∶1∶0.5∶6∶8。以此配方制作的24v、10ah双极性铅酸电池与传统单极电池相比,内阻低28%,以0.5ca放电,比能量高15%左右。

将单个直接甲醇燃料电池的固体骨架看成开口系统,燃料电池稳定运行时的热负荷由阳极反应、阴极反应和甲醇直接氧化反应产生的3部分热量组成,利用热力学原理将其计算.在双极板上设置平行的冷却通道,将电池电化学反应产生的热量及时排出,有利于燃料电池的稳定运行.根据燃料电池中燃料、氧化剂的流向和冷却通道内冷却水流向的不同,冷却水和壁面的换热分别在恒热流密度和恒壁温热边界条件下进行.计算了2种情况下冷却通道壁面的温度和换热系数.结果表明,前者的换热效果要比后者好,但是,后者保证了工作层面具有恒定的温度,更有利于直接甲醇燃料电池的稳定运行