Integrated Movable System of Fuel Cell with Replaceable Fiber Bipolar Plate

It is important for the fuel cell integrated movable system to operate voltage and current using safety control technology. In order to work at the convenient condition of the fuel cell system, high performance fuel cell stack with replaceable fiber bipolar plate should be arranged with the integrated subsystem and appropriate working process. The parameters which affect the performance of PEMFC consisting of relative humidity, reaction temperature, gas inlet temperature, gas inlet pressure, and hydrogen and air flow rate. This study is to develop the integrated movable system on distributed power generation and backup power application, such as oxidant supply system, fuel supply system, heat management system, water management system, and power conditioning system. It comprises a novel PLC (Programmable Logic Control) system and human-machine interface. The controller is developed to control fuel cell system and record the operation data by using data acquisition system. The controller can be applied to high performance stack and system to obtain the best performance. The easy-taken high capacity hydrogen barrel embedded into steel plate of this movable system and more convenient than other fuel cell system.

CFP与GBP在氢燃料电池上的应用现状

氢燃料电池是氢能利用的重要场景之一,高性能碳纤维纸(CFP)和石墨双极板(GBP)是制造氢燃料电池的关键碳基材料,进行相关研究,有利于推进氢能产业化发展进程。综述碳材料在氢燃料电池上的应用,重点阐述CFP和GBP的国内外发展现状及制备技术,最后对CFP和GBP发展的方向进行展望。

燃料电池用碳材料的研究进展

碳材料因其具有独特的物化性能以及各异的形态而成为电池部件的重要原材料,广泛应用于燃料电池中。以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为例,介绍了燃料电池中电极基质、双极板、担体碳和贮氢碳材料的研究进展。涉及燃料电池电极基质和双极板的制备工艺与性能,以及催化剂担体碳的不同粒度、聚集形态对催化剂活性的影响。并对纳米碳贮氢材料在燃料电池方面的研究应用做了简单的评述。

碳纤维增强酚醛树脂/石墨复合材料双极板的性能

研究了碳纤维表面处理方法及其含量对碳纤维增强酚醛树脂／石墨复合材料导电性能与力学性能的影响。结果表明：空气氧化处理碳纤维表面形成微孔和刻蚀沟槽,容易形成应力集中,复合材料的强度不高；空气加液相氧化处理填充了碳纤维表面的微裂纹,对复合材料有一定的补强作用；液相氧化处理有利于提高碳纤维表面活性以及碳纤维的均匀分散性,使材料表现出较好的力学性能与导电性能；随碳纤维含量增多,材料电导率变小,材料强度开始增大,达到最大值后材料强度下降。对碳纤维进行液相氧化处理,碳纤维含量在3％～4％时复合材料的力学性能与导电性能最好。

液流电池理论与技术——碳纤维增强型复合材料双极板研究

双极板作为液流电池的关键材料之一,起到连接电池内部不同单电池的正极和负极,导通电池内电路,阻隔双极板两侧电解液相互渗透的重要作用。根据双极板材料的不同,可以分为金属板、石墨板与复合材料板。复合材料板克服了金属板、石墨板的缺点,耐腐蚀性强,机械强度好,能够满足液流电池的需要。碳纤维具有良好的导电性、力学性能和化学稳定性,通过加入碳纤维来改善双极板的性能,成为了研究人员常用的方法。本文综述了近年来国内外主要的碳纤维增强型复合材料双极板的研究成果,对不同的方法进行了比较,并指出了碳纤维增强型复合材料双极板的发展趋势。

PF/MCMB/石墨/CF复合材料燃料电池双极板的研制

针对目前机加工燃料电池石墨双极板、金属双极板的不足,研究了采用酚醛树脂(PF)、中间相碳微球(MCMB)、石墨和碳纤维(CF)为原料通过模压成型、渗碳烧结工艺制备复合材料双极板。结果表明,所研制的复合材料双极板具有更佳的综合性能,其制造成本低、效率高,碳元素含量达95%,压缩强度大于100MPa,弯曲强度大于30MPa,体积电阻率小于50×10-6Ω·m,所组装的单电池能满足燃料电池苛刻工作条件和性能上的要求。

碳纤维增强酚醛树脂/石墨复合材料双极板的低温热模压试验研究

介绍了国外制备树脂/石墨复合材料双极板的研究结果。研究了低温热模压成型工艺制备酚醛树脂/石墨复合材料双极板,结果表明:酚醛树脂含量为15wt%时,复合材料的导电性能满足双极板的要求,但力学性能偏低。提出了碳纤维增强的解决方案,研究了碳纤维表面处理方法以及碳纤维含量对复合材料导电性能与力学性能的影响。得到对碳纤维进行液相氧化处理,碳纤维含量3wt%是综合性能较好的一种试验方案。采用低温热模压工艺制备低成本酚醛树脂/石墨复合材料双极板,双极板材料的性能突破必将促进燃料电池的商业化发展。

316L不锈钢双极板激光焊接工艺研究

0.1 mm厚316L不锈钢薄板主要用于制作氢燃料电池的主要部件双极板。在其制作过程中,需要进行薄板搭接焊。采用单模光纤激光焊对0.1 mm厚316L不锈钢双极板进行搭接焊工艺研究,观察焊接接头正面以及截面组织形貌,并分析不同工艺参数对焊缝成形以及接头力学性能的影响。结果表明,焊缝表面质量良好,焊接接头可达到熔透连接,焊缝的熔深和熔宽与激光功率成正比,与焊接速度成反比;在熔透连接的情况下,焊缝强度满足双极板的强度要求。焊接接头显微硬度呈"M"型分布。