质子交换膜燃料电池CCM膜电极

采用喷涂工艺制备了三合一(CCM,Catalyst Coated Membrane)型质子交换膜燃料电池膜电极,研究了分散剂、催化剂、质子交换膜对膜电极性能的影响。结果表明:CCM型膜电极的放电性能好于传统热压方法制备的膜电极;乙醇、异丙醇和乙二醇等水溶液分散剂对CCM膜电极中低电流密度区放电性能影响不大,而在高电流的浓差极化控制区乙二醇最佳,而乙醇最差;优化催化剂的Pt担量和阴极催化剂的用量能够显著提高膜电极的性能,而通过减小质子交换膜的厚度,降低膜的面电阻可以进一步提高膜电极的放电性能。

质子交换膜燃料电池CCM的制备条件对其性能的影响(英文)

采用催化剂涂覆的膜(CCM)和碳纸扩散层组成质子交换膜燃料电池的膜电极.CCM采用直接喷涂的方法制备,研究了与直接喷涂技术相关的影响因素,包括催化层中Nafion的含量和分布、有机溶剂的种类、喷涂操作条件等.CCM的表面形貌和孔结构采用扫描电镜(SEM)方法表征,MEA的电化学特性通过单体PEMFC的I-V曲线进行评价.实验结果表明,在优化条件下制备的CCM膜电极的结构和性能有明显的改善.

PEMFC组件CCM制备方法的评述

在简述CCM结构的基础上,根据CCM制备过程中使用的催化剂有、无载体,将CCM制备工艺分为两类模式:无载体催化剂层CCM的制备和载体催化剂层CCM的制备。对CCM制备工艺进行了评述,并对CCM的发展趋势进行了展望。

有机溶剂对PEM燃料电池CCM结构和性能的影响

采用直接喷涂法将催化剂涂覆在质子交换膜上形成CCM(catalyst coated membrane),CCM与碳纸扩散层组成膜电极用于质子交换膜燃料电池。制备CCM的混合液由质量分数20%的Pt/C催化剂、质量分数5%的Nafion溶液、有机溶剂和水组成。不同的有机溶剂(乙醇、异丙醇和叔丁醇)、有机溶剂的含量、溶剂的挥发速率直接影响所制备的CCM孔结构,进而影响膜电极的电化学性能。采用扫描电镜(SEM)表征了膜电极的表面形貌和孔结构;采用单体质子交换膜燃料电池(PEMFC)的电流密度-电压曲线评价了膜电极的极化特性。实验结果表明,以异丙醇为溶剂,异丙醇与Nafion溶液的质量比为4.28,在50℃～75℃制备的CCM具有良好的孔结构和膜电极性能。

PEM电解水制氢膜电极涂布工艺

质子交换膜(PEM)电解水制氢用膜电极卷对卷连续涂布工艺是目前研究的热点,同时也是限制膜电极量产化及国产化的制约因素之一。基于国产膜电极的批量化制备,分析了目前卷对卷连续涂布工艺的系统,介绍了涂布设备的构成及基本原理。在涂布过程中,催化剂浆料是影响产品性能及均匀性的重要因素;介绍了涂布工艺中的缺陷问题及优化方向。从设备装置,浆料配制工艺,工艺参数调试等方面综合解决目前涂布工艺中的产品缺陷问题,减少批量化生产工艺中的质量缺陷和性能缺陷,提高生产效率的同时降低电解水制氢的成本。

PEMFC用PTFE-Nafion复合质子交换膜研究

采用喷涂方法将Nafion溶液与溶剂的混合溶液涂敷在微孔PTFE膜上,制备了PTFE-Nafion复合膜。用复合膜制备了"三合一"膜电极并组装了电池堆进行测试。使用SEM、交流阻抗仪等仪器对复合膜进行测试分析。结果表明:复合膜的氢气透过率在10-8～10-9kPa.cm.S之间;与Nafion212膜相比,复合膜具有更小的面电阻;PTFE基膜、Nafion载量以及表面活性剂等对复合膜性能有显著影响。采用复合膜制备"三合一"膜电极的电池在放电电压0.6V下电流密度达到1.1A/cm2,优于用Nafion212膜制备的膜电极。

高性能燃料电池催化剂及其5kW常温常压免增湿电堆

应用高压有机溶胶法制得高性能的Pt/C催化剂.该催化剂的活性颗粒度达2.8 nm,活性比表面为450 m2/g,并进行了小批量试产(10 g).建立新型直接涂膜电极和免增湿技术,并制作了275 cm2的膜电极,设计和组装5 kW质子交换膜燃料电池电堆,以氢气为燃料,空气为氧化剂在常温常压免增湿条件下试运行,电堆连续运行10 h,输出功率基本稳定不变.