制備質(zhì)子交換膜燃料電池碳／碳復(fù)合材料雙極板的方法

將磺化聚α,β,β三氟苯乙烯(sptfs)樹脂浸入到多孔的聚四氟乙烯(ptfe)膜的孔中,制成sptfs/ptfe復(fù)合膜用于質(zhì)子交換膜燃料電池(pemfc)。與均質(zhì)膜相比通過這種復(fù)合方法降低了膜的吸水率。復(fù)合膜的電導(dǎo)率在10-2s/cm范圍。在80℃,p(h2)/p(o2)壓力比為0.2mpa/0.2mpa條件下,用復(fù)合膜組裝的電池性能與nafion115膜組裝的電池性能進(jìn)行了比較。復(fù)合膜組裝的電池在0.5v時的電流密度(1200ma/cm2)大于nafion115膜的(1000ma/cm2);在低電流密度區(qū)(小于700ma/cm2),復(fù)合膜性能低于nafion115膜;在高電流密度區(qū)(大于1000ma/cm2),復(fù)合膜性能明顯高于nafion115膜。

采用涂布法制備親水電極,即將催化劑和質(zhì)子導(dǎo)體nafion制成糊狀,均勻地涂在電極支撐體上,制備過程比常規(guī)電極制備過程和wilson制備親水電極的方法簡便。并對電極進(jìn)行了性能研究和壽命考察,同時還考察了加入聚四氟乙烯(ptfe)對電極性能和壽命的影響。這種方法制得的質(zhì)子交換膜燃料電池(pemfc)電極,催化劑利用率高,初始活性很好,但穩(wěn)定性不好,加入ptfe對電極性能影響不大,但穩(wěn)定性有明顯提高。

通過分析質(zhì)子交換膜燃料電池(pemfc)電極用氣體擴(kuò)散層的功能特點(diǎn)及性能要求,對幾種常用于pemfc電極中的氣體擴(kuò)散層材料,如碳纖維紙、碳纖維編織布、非織造布及炭黑紙等進(jìn)行了評述,介紹了它們的基底制作工藝及后處理工藝,同時對幾種典型的憎水處理方法作了簡要的說明。針對各種氣體擴(kuò)散層材料存在的缺陷,指出研究開發(fā)具有高性能的氣體擴(kuò)散層材料將有利于改善pemfc電極的綜合性能。

為了深入研究質(zhì)子交換膜燃料電池加濕器的工作性能,從傳熱傳質(zhì)學(xué)的角度分析膜加濕器系統(tǒng),建立加濕器的機(jī)理模型。當(dāng)已知加濕器入口氣體和水流的狀態(tài)參數(shù)(如:溫度、流量、壓力)以及加濕器的物理參數(shù)(如:氣道的幾何形狀和熱傳導(dǎo)系數(shù)等)時,此模型可以計算出加濕器出口氣體的相對濕度、溫度以及出口水溫等變量值。以1kw質(zhì)子交換膜燃料電池的參數(shù)為依據(jù),用simulink進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較表明,模型能夠反映出加濕器的實(shí)際工作狀況。

燃料電池(fuelcell)是21世紀(jì)最有前途和發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉醇夹g(shù)之一,質(zhì)子交換膜(pem)作為燃料電池的核心部件,對燃料電池的性能起到重要作用。鑒于全氟磺酸質(zhì)子交換膜在高溫低濕工作環(huán)境下所存在的缺點(diǎn),制備低成本、高性能的無機(jī)-有機(jī)復(fù)合質(zhì)子交換膜是一種有效的解決辦法。以制備無機(jī)-有機(jī)復(fù)合質(zhì)子交換膜的主要無機(jī)填料為分類依據(jù),介紹了近年來國內(nèi)外無機(jī)-有機(jī)復(fù)合質(zhì)子交換膜的研究現(xiàn)狀,綜述了各類無機(jī)填料與復(fù)合質(zhì)子交換膜的性能之間的關(guān)系,展望了無機(jī)-有機(jī)復(fù)合質(zhì)子交換膜的未來研究方向。

分析質(zhì)子交換膜燃料電池的膜水含量與運(yùn)行參數(shù)的關(guān)系,從工程方法的角度建立水傳輸模型.模型分析得到,要提高膜的水合程度,需要通過增濕反應(yīng)氣體.過高的增濕反應(yīng)氣體又會引起陰極擴(kuò)散層水的泛濫,需通過調(diào)節(jié)反應(yīng)氣體流量來緩解水的泛濫.為保證膜的高水合程度和低的陰極擴(kuò)散層水的泛濫,建立了膜水含量的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制模型,為電池水管理奠定了基礎(chǔ).

質(zhì)子交換膜燃料電池控制器的設(shè)計 質(zhì)子交換膜燃料電池控制器的設(shè)計 摘要：介紹了基于嵌入式pic16f876a-i/sp芯片的質(zhì)子交換膜燃料 電池控制器的軟硬件的設(shè)計，該控制器很好地改善了燃料電池的輸出性能。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計的質(zhì)子交換膜燃料電池控制器不僅具有保護(hù)反應(yīng)堆和 蓄電池等功能，并可以在多變的環(huán)境下保持燃料電池的高度可靠性和穩(wěn)定 性。其性能基本達(dá)到預(yù)期指標(biāo)。關(guān)鍵詞：燃料電池；主控芯片；控制器 質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)是一種功率調(diào)節(jié)設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于電腦、 醫(yī)療/生命維持系統(tǒng)、電信、工業(yè)控制等領(lǐng)域。它的主要功能是持續(xù)以高 質(zhì)量的功率供給負(fù)載。一個高性能燃料電池系統(tǒng)應(yīng)該有一個線性和非線性 負(fù)載的較低總諧波失真、效率高、可靠性好、突發(fā)電網(wǎng)故障和負(fù)載改變時 的快速瞬態(tài)響應(yīng)的凈輸出電壓[1]。伴隨著個人電腦和互聯(lián)網(wǎng)的普及，低容 量燃料電池產(chǎn)品將在工業(yè)領(lǐng)域和國內(nèi)市場進(jìn)一步增長。

用質(zhì)量百分比為40%pt/c+nafion制備了親水電極,并與nafion112質(zhì)子交換膜熱壓制備了質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極組件。用恒電流極化和電化學(xué)阻抗譜研究了電極組分對性能的影響,同時優(yōu)化了各組分的含量。在碳紙基體和催化劑層之間引入了c/fep催化劑支撐層,支撐層碳粉的優(yōu)化載量為0.8mg/cm2,fep的優(yōu)化質(zhì)量百分含量為40%。電極催化劑層pt的適宜載量為(0.40±0.05)mg/cm2,nafion的優(yōu)化質(zhì)量百分含量為30%。

以60kw級質(zhì)子交換膜燃料電池(pemfc)建筑熱電聯(lián)供系統(tǒng)為例,分析了用戶電負(fù)荷及生活熱水負(fù)荷的變化規(guī)律,模擬了能量供需的匹配與運(yùn)行模式,考察了不同季節(jié)、不同時段系統(tǒng)對用戶熱電負(fù)荷的滿足情況及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的效率,按擬定策略運(yùn)行時燃料節(jié)約情況及二氧化碳和氮氧化物的減排效果。

闡述了質(zhì)子交換膜燃料電池和電池堆的基本工作原理和關(guān)鍵組件,提出了pemfc技術(shù)應(yīng)用于建筑物的熱電聯(lián)供的供能方式。對pemfc供能的理論效率和實(shí)際效率、排放和噪聲進(jìn)行了討論。實(shí)際應(yīng)用證明,pemfc熱電聯(lián)供方式具有能量轉(zhuǎn)化效率高和廢氣排放量少等優(yōu)點(diǎn)。

小型質(zhì)子交換膜燃料電池作為目前質(zhì)子交換膜燃料電池的研究熱點(diǎn)之一,其箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計的靈活、實(shí)用、可靠和便捷性更有利于其在小型電子設(shè)備和小功率移動電源等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用?？紤]了在高壓氫氣瓶、便攜式金屬氫化物儲氣罐等不同氫氣供氣方式下設(shè)計小型質(zhì)子交換膜燃料電池箱體結(jié)構(gòu),使其既能在通用供氣方式下作為一個單獨(dú)的部件進(jìn)行供電,也能快速安裝金屬氫化物儲氣罐箱體進(jìn)行便攜式供電,實(shí)現(xiàn)了使用的可靠性、靈活性和便捷性。

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以熱塑性聚丙烯樹脂(pp),天然鱗片石墨(ng)為主要原料,采用模壓工藝制備了ng/pp復(fù)合雙極板,考察了不同模壓壓力、模壓時間對雙極板性能的影響。

日本信州大學(xué)的中山異副教授開發(fā)成功一種適合用于制作燃料電池“隔片”的新型復(fù)合材料。它是由高導(dǎo)電性的碳納米纖維與耐蝕性優(yōu)越的鈦粉末在常溫下加壓成型，運(yùn)用了稱之為“常溫壓縮剪切法”的新技術(shù)，

采用真空浸漬結(jié)合模壓的方法,選取乙烯基酯樹脂(ve)和膨脹石墨(eg)板材為原料制備復(fù)合雙極板?？疾炝宋⒂^結(jié)構(gòu)以及成型壓力對雙極板材料的導(dǎo)電性能、密封性能、機(jī)械性能以及表面親/憎水性的影響。結(jié)果表明:隨著成型壓力的增加,雙極板的電阻下降;雙極板的氣體密封性優(yōu)異,其滲透率低于2×10-6cm~3/(s·cm~2),相對于原始eg板材降低了3個數(shù)量級;復(fù)合雙極板有很高的表面能,與水的接觸角均大于90°,這有利于電池內(nèi)部液態(tài)水的排出。此外還研究了雙極板在模擬燃料電池環(huán)境下的腐蝕行為,并利用性能最優(yōu)的復(fù)合雙極板組裝成單電池,進(jìn)行性能測試,當(dāng)電流密度達(dá)到1500ma/cm~2時,其功率密度可達(dá)到最大值670mw/cm~2。并且經(jīng)200h運(yùn)行后,電池性能仍然穩(wěn)定。因此,乙烯基酯樹脂/膨脹石墨復(fù)合材料是一種有前景的雙極板材料。

或許你知道碳纖維，但是你知道什么是碳纖維紙嗎？今天小飛象跟大家一 起分享關(guān)于碳紙（碳布）在燃料電池中的作用吧！ 碳紙（碳布），又稱為碳纖維紙 （布），是燃料電池實(shí)驗(yàn)的專用 材料，即氣體擴(kuò)散層，氣體擴(kuò)散 層為燃料電池的心臟-膜電極組 (mea)中一項不可或缺的材料, 它扮演著mea與雙極板之間的溝 通橋梁角色。 喜歡小飛象的朋友可以微信關(guān)注我哦！或者百度“中 國工程纖維”!各種纖維資訊都有哦！ 其主要功能包括: 1.引導(dǎo)氣體從石墨板的導(dǎo)流溝槽到觸煤層； 2.順利把反應(yīng)式產(chǎn)生物-水排除于觸媒層之外，避免淹水問題； 3.電流的傳導(dǎo)器； 4.在燃料電池反應(yīng)時具散熱功能； 5.足夠的強(qiáng)度支撐mea當(dāng)其因?yàn)槲^多而變形時。 常用的氣體擴(kuò)散層材料有碳纖維紙、碳纖維編織布、非織造布及碳黑紙等。 但有的也使用金屬

聚合物填料復(fù)合材料以其低廉的成本、簡便的成型工藝、良好的氣密性和耐腐蝕性而被認(rèn)為是直接甲醇燃料電池(dmfc)雙極板的適用材料之一。本文對模壓成型的聚合物填料復(fù)合材料進(jìn)行了測試。四探針測試儀的測試結(jié)果顯示材料的導(dǎo)電性良好,并且沿厚度方向的電導(dǎo)率高于沿平面方向的電導(dǎo)率。模擬dmfc陽極和陰極的內(nèi)部環(huán)境以檢驗(yàn)材料的耐腐蝕性,結(jié)果表明,該材料在dmfc的工作環(huán)境中無明顯腐蝕現(xiàn)象。材料的氣密性極佳。此種復(fù)合材料滿足dmfc對于低成本雙極板的要求。

在現(xiàn)代燃料電池、航空航天領(lǐng)域中大量使用各種復(fù)合材料。為了聯(lián)接和固定這些復(fù)合材料的各個子結(jié)構(gòu)和各類傳感器等,燃料電池和航空航天復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)上經(jīng)常采用大量的螺紋聯(lián)接。利用有限元程序(ansys)分析了中厚板復(fù)合材料螺釘聯(lián)接部的應(yīng)力場,給出了螺紋牙的載荷分布圖,研究了螺釘直徑、復(fù)合材料的纖維體分比(體積分?jǐn)?shù)比)、以及螺釘與復(fù)合材料之間的摩擦系數(shù)對螺紋牙根部圓角處的最大拉應(yīng)力的影響。

將單個直接甲醇燃料電池的固體骨架看成開口系統(tǒng),燃料電池穩(wěn)定運(yùn)行時的熱負(fù)荷由陽極反應(yīng)、陰極反應(yīng)和甲醇直接氧化反應(yīng)產(chǎn)生的3部分熱量組成,利用熱力學(xué)原理將其計算.在雙極板上設(shè)置平行的冷卻通道,將電池電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量及時排出,有利于燃料電池的穩(wěn)定運(yùn)行.根據(jù)燃料電池中燃料、氧化劑的流向和冷卻通道內(nèi)冷卻水流向的不同,冷卻水和壁面的換熱分別在恒熱流密度和恒壁溫?zé)徇吔鐥l件下進(jìn)行.計算了2種情況下冷卻通道壁面的溫度和換熱系數(shù).結(jié)果表明,前者的換熱效果要比后者好,但是,后者保證了工作層面具有恒定的溫度,更有利于直接甲醇燃料電池的穩(wěn)定運(yùn)行

本發(fā)明提供了一種碳纖維復(fù)合材料、其制備方法及碳纖維復(fù)合材料板材。該碳纖維復(fù)合材料包括碳纖維復(fù)合材料本體，碳纖維復(fù)合材料還包括復(fù)合過渡層，復(fù)合過渡層與碳纖維復(fù)合材料本體的表面接觸設(shè)置，形成復(fù)合過渡層的原料包括熱固性樹脂和固化劑，且熱固性樹脂的官能度大于等于3。利用上述復(fù)合過渡層能夠改觀其表面結(jié)構(gòu)，增加碳纖維復(fù)合材料本體的表面極性，進(jìn)而提高了碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料本體與涂料之間粘合力，易于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在涂裝時的工業(yè)化實(shí)現(xiàn)。

雙極板是聚合物電解質(zhì)膜燃料電池的關(guān)鍵零部件之一。不銹鋼材料具有機(jī)械強(qiáng)度高、體相電導(dǎo)和熱導(dǎo)優(yōu)良,容易制成薄板并沖壓加工成型的特點(diǎn),滿足燃料電池對高體積比功率雙極板的諸多要求,但是其大規(guī)模應(yīng)用還需要材料表面能在燃料電池操作條件下具有高耐腐蝕能力和低界面接觸電阻。對材料進(jìn)行表面改性是解決該問題的途徑之一。總結(jié)了近年來不銹鋼表面改性處理的研究進(jìn)展,分析了氧化物基、金屬基、碳/氮化物基、碳基和導(dǎo)電高分子基等涂層的改性效果,并對相應(yīng)改性不銹鋼雙極板在燃料電池中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

質(zhì)子陶瓷膜燃料電池作為固體氧化物燃料電池低溫工作的一種有效途徑而受到了廣泛的關(guān)注.本文介紹了以高溫質(zhì)子導(dǎo)體為電解質(zhì)的質(zhì)子陶瓷膜燃料電池的進(jìn)展,指出傳統(tǒng)質(zhì)子陶瓷膜燃料電池較差的化學(xué)穩(wěn)定性是阻礙其發(fā)展的重要因素.重點(diǎn)評述了近期化學(xué)穩(wěn)定性好的高溫質(zhì)子導(dǎo)體電解質(zhì)材料的發(fā)展以及新的摻雜體系對于經(jīng)典baceo3基質(zhì)子導(dǎo)體在化學(xué)穩(wěn)定性、電導(dǎo)率和燒結(jié)活性等方面的作用,分析了高溫質(zhì)子導(dǎo)體作為電解質(zhì)材料在質(zhì)子陶瓷膜燃料電池發(fā)展中存在的問題和發(fā)展的方向.