涂布法制备质子交换膜燃料电池亲水电极

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。

质子交换膜燃料电池亲水电极研究

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%。

质子交换膜燃料电池用梯度结构气体扩散电极

依次用m(Pt)∶m(Nafion)=0.4∶0.8、0.6∶0.6、0.8∶0.4和1.0∶0.2的催化剂料液分层涂覆,制备了梯度结构气体扩散电极;通过伏安曲线、扫描电镜(SEM)和循环伏安(CV)等方法,研究了电极结构对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的影响。该梯度结构电极具有电子传导速度快、质子传递通道多的特点,催化剂Pt的利用率比亲水电极提高了32%,且能扩大催化反应的三相界面,提高PEMFC的性能。在电流密度为500 mA/cm2、1 000 mA/cm2时,使用梯度结构电极的PEM-FC的电压比使用亲水电极的分别高6.9%、13.7%。

质子交换膜燃料电池膜电极组件研究

膜电极组件(MEA)是质子交换膜燃料电池的核心部件。系统地研究了MEA的组成和结构对其性能的影响。研究提出:催化层中掺杂Nafion聚合物的亲水电极比传统的催化层中掺杂PTFE的疏水电极性能有了较大的提高;不同种类质子交换膜对MEA的性能影响很大,Nafion112和Dow膜是目前比较适宜的质子交换膜;采用石墨类碳纸的电极性能高于采用碳纤维类碳纸的电极;电极催化层中Nafion聚合物的最佳含量比为30%左右。根据氢电极和氧电极反应难度的不同,提出为了减少催化剂的用量同时不显著影响电池的性能,氢电极的铂载量应该低于电极的观点,并通过了实验验证。

膜电极性能的影响因素研究

文章以有机多孔膜为电极支撑体制备了亲水电极,用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)。考察了电极在全氟代磺酸离聚物(Nafion)的玻璃化温度处理、催化层中Nafion的含量、以及不同厚度的有机多孔膜等因素对电极性能的影响。测试结果表明亲水电极中Nafion分子的有序排列可以减小电极的极化,减小作为电极支撑体的有机多孔膜的厚度有利于电极性能的提高。采用70%Pt/C制备电极时,Nafion的最佳含量为25%,在1000mA/cm2的电流密度下,电池电压为0.615V。

质子交换膜燃料电池双催化层阴极

提出了双催化层阴极,该电极同时采用聚四氟乙烯和Nafion两种粘结剂粘结催化层,阴极催化层具有良好的气体传输和质子传递能力。在常压、65℃下进行了憎水电极、亲水电极和双催化层电极的测试,双催化层电极的电流密度在0.7V时比憎水电极和亲水电极分别提高42.9%和20.6%。