阳极掺杂纳米二氧化硅对PEMFC性能的影响研究

研究了质子交换膜燃料电池阳极侧加入保水剂后(纳米二氧化硅)对其性能的影响。分别考察了纳米二氧化硅以及经过磺化处理的纳米二氧化硅两种类型的保水剂,加入后对燃料电池性能以及材料憎疏水性能的影响。通过对相应材料进行电化学交流阻抗谱图以及接触角的测试,从理论上对实验结果进行了分析。结果表明经过磺化处理的纳米二氧化硅材料加入到燃料电池阳极侧后的电池性能要优于未经处理的纳米二氧化硅材料。还进一步考察了4种不同含量的纳米磺化二氧化硅保水剂的加入对燃料电池性能的影响。结果表明,加入质量分数为2.5%～5%磺化纳米二氧化硅的燃料电池,有着最好的电池性能和最小的接触电阻。最后对加入保水剂的燃料电池在低湿度下的性能及稳定性情况进行了初步的考察。

PEMFC水含量的在线表征及暂态过程分析

采用电流线性扫描的方法,研究了暂态条件下PEMFC内氧还原反应(ORR)生成水量对电池性能的影响。利用微探针方法探讨了不同操作条件下燃料电池中膜内水含量的变化情况。结合电化学交流阻抗技术以及相关经验公式,分析了暂态条件下燃料电池MEA内水的扩散特性。结果表明,暂态过程中电流与电压之间的响应在秒级以内,而燃料电池的高频阻抗(HFR)变化相对于电流存在着明显的滞后现象(对于Nafion212在15～20s)。此外,还就燃料电池的吹扫操作进行了探讨研究,并对实验结果进行了理论分析和解释。