乙二醇基冷却液污染对质子交换膜燃料电池电堆的影响及恢复措施

冷却液作为燃料电池冷却系统的热传导介质,对于燃料电池电堆的热管理非常重要。在实际应用中经常会发生冷却液泄漏进入电堆内部的情况。本文通过模拟燃料电池发动机正常工作过程中冷却液泄漏的不同情况,研究了乙二醇基冷却液泄漏污染对燃料电池电堆的性能影响。针对阴极侧乙二醇基冷却液污染后难以恢复的问题,本文提出了一种冷却液污染的恢复策略。整个污染恢复策略分为污染物氧化和污染物冲洗两个阶段,通过对比冷却液污染前和污染恢复后的性能,证实了这种冷却液污染恢复策略的有效性。

基于多点电压检测技术的燃料电池电堆一致性分析

燃料电池电堆中各单节电池的一致性直接影响整个电堆的性能输出和使用安全性。由于操作条件、单节电池的差异性以及内部环境的复杂性,导致电堆内存在局部电流和电压分布具有不均匀性和位置不确定性。采用双巡检系统分别采集了15节电堆阳极进口侧和阴极进口侧各单节电池电压,通过对比两侧电压差定位异常单节电池,并对该电堆进行一系列在线诊断和异常单节电池离线诊断。诊断结果表明,异常单节电池的阳极催化层中催化剂分布不均,从而证实了多点电压检测技术的有效性。通过对电堆进行多点电压检测,可以对各单节电池电压分布均匀性进行定性分析,帮助燃料电池系统通过采取相应的控制策略,及时识别出异常单节电池并做出反应。

基于选择性吸附实现有机染料分离的一种金属有机框架薄膜材料制备与表征

采用层层喷涂法(layer-by-layer),在经过16-巯基十六烷基酸(—COOH基团)表面处理的镀金硅基体表面,定向生长了一种金属有机框架薄膜材料(HKUST-1 SURMOF),并利用XRD、SEM等分析手段表征其结构和形貌,同时利用动态UV-vis技术分析该薄膜材料选择性吸附亚甲基蓝(MB)和核固红(NFR)染料分子能力。实验结果表明:在MB和NFR的混合溶液中,HKUST-1 SURMOF薄膜可以对含有噻嗪结构的MB分子显示出较强的选择性吸附能力,而很难吸附不含噻嗪结构的NFR分子,基于上述现象可以利用这种新型薄膜材料实现有机染料的选择性分离。

溶胶法制备一种高效稳定Pt/GC催化剂及其电化学性能表征

采用溶胶法制备了一种石墨化碳负载贵金属Pt的燃料电池氧还原催化剂(Pt/GC),并通过XRD、TEM、Raman和XPS等分析测试技术对其结构和组成进行了表征。测试结果表明这种新型催化剂中Pt颗粒粒径大约为2~3 nm且分散均匀。同时,通过线性扫描伏安法(LSV)和循环伏安法(CV)评价了这种催化剂的催化性能,加速耐久性实验(AAT)评价了其电化学稳定性和环境耐受性。电化学测试结果表明以石墨化碳为碳载体的催化剂在较低的铂载量下也能保持较高的催化活性和稳定性:经过1 000圈电化学循环伏安加速老化实验后,Pt/GC催化剂的半波电势仅降低了10 mV,而商业Pt/C催化剂的半波电势降低了47 mV。

质子交换膜燃料电池气体扩散层改性及其氧传质性能研究

通过电化学表面沉积的方法在碳纤维表面沉积一层有导电性的1,5-二氨基蒽醌(PDAAQ),再经过高温热处理,在碳纤维表面形成PDAAQ包覆层,制备了一种新型的质子交换膜燃料电池气体扩散层。由改性后的气体扩散层装配的单电池在铂载量为0.5mg/cm^(2)的情况下最高电流密度可以达到3800mA/cm^(2),功率密度达到1.62W/cm^(2),超出了丰田Mirai车和我国重点研发计划的指标要求。通过SEM观察到PDAAQ在碳纤维表面均匀的包覆,除了提供疏水性外还保证了一定的孔隙度。氧传质阻力研究结果证明,经过PDAAQ改性后的基底层有着更低的氧传质阻力,保证了这种经过结构改性的气体扩散层在高电流密度仍然有着良好的性能。