氢气催化氧化法冷启动对PEMFC电堆衰减的影响

利用氢气催化氧化法对质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆进行-32℃的低温启动,结果表明在经过10次冷启动后,电堆整体输出性能没有明显衰减。然而通过对该短堆进行解析发现膜电极组件(MEA)存在局部衰减,主要是电堆出口和入口处对应区域的MEA发生了衰减,其中出口处的衰减更为明显。通过对电堆入口、中间和出口区域的电极进行循环伏安、电化学阻抗和线性扫描伏安测试,结果表明:入口处的电极衰减主要来自于催化剂的团聚或者流失以及水结冰导致的膜的氢气透过性增加;出口处的电极衰减主要来自于催化剂的团聚或者流失。

高温质子交换膜燃料电池的复合催化层电极

高温质子交换膜燃料电池具有耐毒化,稳定性好的优势,是具有较强应用前景的一种能源转换装置。本文制备了具有复合催化层结构的气体扩散电极,用于增强燃料电池阳极的催化性能。在气体扩散电极中,将偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物和聚苯基咪唑聚合物作为催化剂的粘结材料,调节了电极界面的浸润结构。通过对电极表面形貌和润湿性的表征,发现该种结构的催化层孔隙率和粗糙度更高,双层结构的润湿性差别明显(接触角分别为149°和19°),这有利于形成稳定的三相反应界面。测试结果表明,该种结构的催化层能够有效提高催化材料的利用效率,燃料电池对氢气燃料的峰值功率密度提高约22%。与此同时,使用含一氧化碳质量浓度为10000和30000 mg/m^3的氢气燃料,电池峰值功率密度能够分别保持82.1%和71.4%,证明该燃料电池对一氧化碳杂质保持了良好的耐毒性。