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车用燃料电池电堆关键技术研究现状 被引量:6
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作者 章俊良 程明 +5 位作者 罗夏爽 李慧媛 罗柳轩 程晓静 闫晓晖 沈水云 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1-28,共28页
“双碳”政策大大推动了氢能的发展,而燃料电池作为氢能利用的最佳方式,迎来了新一轮的研究与产业热潮,尤其是商业化较为成熟的车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)引发了众多关注。膜电极(MEA)和双极板(BPP)是PEMFC电堆的两大核心部件,决定... “双碳”政策大大推动了氢能的发展,而燃料电池作为氢能利用的最佳方式,迎来了新一轮的研究与产业热潮,尤其是商业化较为成熟的车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)引发了众多关注。膜电极(MEA)和双极板(BPP)是PEMFC电堆的两大核心部件,决定了电堆的性能和成本。水热管理和低温启动技术对于电堆性能的实现和实际应用的推广也起到了至关重要的作用。本文全面深入地阐述了车用PEMFC膜电极、双极板、水热管理、低温启动等技术对电堆性能、寿命和成本的影响规律,进一步指出各项技术的发展趋势。除此之外,车用燃料电池的商业化应用短期将围绕公共交通以及重型商用车等大型车辆开展,而乘用车对电堆的功率密度和成本提出了更高的要求。 展开更多
关键词 质子交换膜燃料电池(PEMFC) 膜电极(MEA) 双极板(BPP) 水热管理 低温启动技术 电堆性能 电堆成本 功率密度
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中温固体氧化物燃料电池LaNi_(0.6)Fe_(0.4)O_(3-δ-)Gd_(0.2)Ce_(0.8)O_2梯度复合阴极制备及交流阻抗性能
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作者 李扬 黄波 +4 位作者 袁梦 张志秋 刘宗尧 唐旭晨 朱新坚 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期45-50,共6页
应用丝网印刷和共烧结制备LaNi0.6Fe0.4O3-δ(LNF)-Gd0.2Ce0.8O2(GDC)梯度复合阴极/Gd0.2Ce0.8O2/Sc0.1Zr0.9O1.95(ScSZ)/Gd0.2Ce0.8O2/LaNi0.6Fe0.4O3-δ(LNF)-Gd0.2Ce0.8O2(GDC),组成梯度复合阴极对称电池.实验表明,在750 oC工作温度... 应用丝网印刷和共烧结制备LaNi0.6Fe0.4O3-δ(LNF)-Gd0.2Ce0.8O2(GDC)梯度复合阴极/Gd0.2Ce0.8O2/Sc0.1Zr0.9O1.95(ScSZ)/Gd0.2Ce0.8O2/LaNi0.6Fe0.4O3-δ(LNF)-Gd0.2Ce0.8O2(GDC),组成梯度复合阴极对称电池.实验表明,在750 oC工作温度下单层70%LNF-30%GDC(文中均指质量百分比)复合阴极的极化电阻为0.581Ω·cm2,而三层60%LNF-40%GDC/70%LNF-30%GDC/100%LNF复合阴极的极化电阻最小(0.452Ω·cm2).由于阴极组成在ScSZ电解质和LNF阴极之间呈梯度变化,因此获得了最佳的阴极/电解质界面,大大加快了三相界面或气体/阴极/电解质三相接触点反应区的扩散,其电荷传递电阻Rct和浓差极化电阻Rd均减小,因而具有最低的阴极极化电阻值. 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 LaNi0 6Fe0 4O3-δ阴极 梯度阴极 极化电阻 交流阻抗
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基于La0.6Sr0.4CoO3-δ原位成相的中温固体氧化物燃料电池梯度阴极制备与表征 被引量:1
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作者 郭秘兰 屠恒勇 +1 位作者 李斯琳 余晴春 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期621-626,共6页
采用溶胶-凝胶法制备出匀质、比表面积高的La0.6Sr0.4CoO3-δ(LSC)阴极前驱体粉体以及其与Ce0.8Gd0.2O2-δ(CGO)的复合阴极粉体,并通过TGA、XRD和BET等手段对粉体进行表征;结果表明:LSC阴极前驱体经在高温氩气中煅烧和在空气中850℃退火... 采用溶胶-凝胶法制备出匀质、比表面积高的La0.6Sr0.4CoO3-δ(LSC)阴极前驱体粉体以及其与Ce0.8Gd0.2O2-δ(CGO)的复合阴极粉体,并通过TGA、XRD和BET等手段对粉体进行表征;结果表明:LSC阴极前驱体经在高温氩气中煅烧和在空气中850℃退火2 h后能够完成成相,这相应于功能梯度阴极的制备和SOFC电池堆工作前的退火条件,LSC/CGO和LSC分别沉积在NiO/YSZ阳极支撑的SOFC半电池CGO阴极阻挡层上,功能梯度阴极在氩气中分别在900、950、1000℃温度下进行烧结,SEM和EDX分析发现功能梯度阴极与CGO阻挡层结合良好,但SrZrO2可在YSZ-CGO界面层中形成。LSC原位成相后的单电池性能测试表明,输出性能随着烧结温度的降低而提高,相比而言900℃为最佳烧结温度。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 梯度阴极 LSC 原位形成
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金属纳米晶体电催化剂的电化学合成:原理、应用与挑战
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作者 赵路甜 郭杨格 +3 位作者 罗柳轩 闫晓晖 沈水云 章俊良 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1-6,共6页
金属纳米晶体催化剂由于其独特的电子性质,在电化学能源转化反应中表现出优异的催化性能。为了提升催化剂的活性和耐久性,需要精确调控其晶体结构和形貌。然而,传统的制备方法往往需要严苛的条件,如高温、高压和特定的有机物,以控制晶... 金属纳米晶体催化剂由于其独特的电子性质,在电化学能源转化反应中表现出优异的催化性能。为了提升催化剂的活性和耐久性,需要精确调控其晶体结构和形貌。然而,传统的制备方法往往需要严苛的条件,如高温、高压和特定的有机物,以控制晶体的生成和生长过程。这限制了能够合成的金属基催化剂的种类,并导致清洗复杂和有机物残留的问题。电化学方法通过电化学响应获取体系过程信息,并可以通过调控参数来调节晶体的生长。特别是非水体系的电化学方法为活泼的过渡金属催化剂提供了可行的途径。然而,电化学方法自身对体系变化的敏感性使得从小面积电极制备催化剂扩展到电极级别的催化层制备面临挑战。这涉及许多机理和方法上的变化,对相关研究提出了较大的挑战。本文基于晶体生长机理,探讨了电化学制备金属晶体的可行性,并综述了电化学沉积制备纳米级金属电催化剂的研究。最后,对电化学制备纳米级金属晶体催化剂面临的挑战进行了分析,并提出了实现更广泛应用的建议。通过电化学方法制备金属纳米晶体催化剂在提高制备的可控性、减少有机物残留等方面具有潜在的优势,但也需要克服相关技术和方法上的难题,以实现其在能源转化等领域的应用。 展开更多
关键词 电化学能量转化反应 纳米金属电催化剂 高催化性能 电化学合成 晶体生长机理
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超支化芘基聚芳基哌啶阴离子交换膜及其碱性电解水应用
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作者 房梓榆 刘莹莹 +3 位作者 陆陈宝 朱金辉 柯长春 庄小东 《功能高分子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期277-286,共10页
以芘(py)为支化基团,基于对三联苯(TP)和N-甲基-4-哌啶酮(NM4P)单体,经强酸催化聚合得到超支化芘基聚三联苯哌啶聚合物(h-PTPE-py-n)。通过调整支化基团和三联苯的比例,可以得到不同支化度的超支化聚三联苯哌啶阴离子交换膜h-PTP-py-n... 以芘(py)为支化基团,基于对三联苯(TP)和N-甲基-4-哌啶酮(NM4P)单体,经强酸催化聚合得到超支化芘基聚三联苯哌啶聚合物(h-PTPE-py-n)。通过调整支化基团和三联苯的比例,可以得到不同支化度的超支化聚三联苯哌啶阴离子交换膜h-PTP-py-n。对该聚合物的化学结构、热性能、力学性能、离子传导性质进行了系统表征和测试,并将该类型膜应用于阴离子交换膜电解水(AEMWE)器件,评估其在实际工况下的运行基本表现。结果表明,芘引入导致的支化有效提高了阴离子交换膜的力学性能和尺寸稳定性,所制得的阴离子交换膜在80℃下的氢氧根离子传导率最高达到168.0 mS/cm,应用到AEMWE中时,h-PTP-py-n展示出了优异的导电性,在3 V条件下电流密度达到1.95 A/cm^(2),并且能稳定运行超过90 h。 展开更多
关键词 阴离子交换膜 超支化结构 碱性电解水 聚芳基哌啶
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SUS430合金表面Co_3O_4和La_(0.6)Sr_(0.4)CoO_(3-δ)双层涂层的制备及性能研究
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作者 杨晓龙 屠恒勇 余晴春 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期379-384,共6页
采用电镀法在SUS430合金表面镀钴作为阻挡层,然后通过丝网印刷和高温烧结在钴镀层表面制备La0.6Sr0.4Co O3-δ接触层。为提高接触层的低温烧结效果,添加了适量的Co3O4作为烧结助剂。经热处理,合金试样表面最终形成Co3O4和La0.6Sr0.4Co ... 采用电镀法在SUS430合金表面镀钴作为阻挡层,然后通过丝网印刷和高温烧结在钴镀层表面制备La0.6Sr0.4Co O3-δ接触层。为提高接触层的低温烧结效果,添加了适量的Co3O4作为烧结助剂。经热处理,合金试样表面最终形成Co3O4和La0.6Sr0.4Co O3-δ双层涂层。利用XRD、SEM和EDS对涂层的物相、微观形貌和元素扩散进行了分析,结果表明所制得的双层涂层均致密平整,涂层之间及涂层与基体之间结合紧密,阻挡层有效地限制了合金表面氧化膜的生长和Cr的往外扩散,并用直流四端子法测得金属连接体在800℃下连续氧化200 h后的表面比电阻为23 m·cm2。双层涂层有效地改善了SUS430合金的高温抗氧化性能和电学性能。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 金属连接体 钴镀层 双层涂层
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千瓦级熔融碳酸盐燃料电池堆 被引量:1
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作者 黄波 朱新坚 +1 位作者 余晴春 戴智华 《中国科学:化学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第12期1884-1888,共5页
1.5kW级熔融碳酸盐燃料电池(molten carbonate fuel cell,MCFC)堆由15个电极面积为250mm×400mm的单电池组成.系统采用内部分配方式供给气体,通过设在电池堆上、下部和四个侧面的电炉丝进行加热.在常压和650℃条件下,分别以氢气和... 1.5kW级熔融碳酸盐燃料电池(molten carbonate fuel cell,MCFC)堆由15个电极面积为250mm×400mm的单电池组成.系统采用内部分配方式供给气体,通过设在电池堆上、下部和四个侧面的电炉丝进行加热.在常压和650℃条件下,分别以氢气和空气作燃料和氧化剂,经过4次热循环,电池堆的开路电压依然保持在16.33V,在运行144h后,电池堆在150mAcm-2放电时,其峰值输出功率为1.48kW,在工作电压10.5V(平均每个单电池的工作电压为0.7V)条件下输出功率基本不变,达到825W. 展开更多
关键词 熔融碳酸盐燃料电池 千瓦级 电池堆 隔膜
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Gd0.2Ce0.8O2包覆LaNi0.6Fe0.4O3-δ阴极制备及性能
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作者 任睿轩 黄波 +4 位作者 朱新坚 胡一星 丁小益 刘宗尧 刘烨彬 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期275-280,共6页
应用丝网印刷和共烧结制备LaNi0.6Fe0.4O3-δ/Sc0.1Zr0.9O1.95/LaNi0.6Fe0.4O3-δ对称电池.以硝酸铈和硝酸钆为原料,柠檬酸作燃料,燃烧合成Gd0.2Ce0.8O2(GDC)包覆的LaNi0.6Fe0.4O3-δ(LNF)阴极.实验表明,在750oC工作温度下,纯LaNi0.6Fe0... 应用丝网印刷和共烧结制备LaNi0.6Fe0.4O3-δ/Sc0.1Zr0.9O1.95/LaNi0.6Fe0.4O3-δ对称电池.以硝酸铈和硝酸钆为原料,柠檬酸作燃料,燃烧合成Gd0.2Ce0.8O2(GDC)包覆的LaNi0.6Fe0.4O3-δ(LNF)阴极.实验表明,在750oC工作温度下,纯LaNi0.6Fe0.4O3-δ阴极的极化电阻为0.70Ω.cm2,而21.3%(by mass,下同,如无特殊标注均为质量分数)GDC包覆的LNF-GDC复合阴极的极化电阻最小(0.13Ω.cm2),活化能最低(136.80 kJ.mol-1),故其阴极性能最佳.GDC的包覆加速了气体/阴极/电解质三相界面反应区的扩散过程,降低了阴极极化电阻. 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 LaNi0 6Fe0 4O3-δ阴极 Gd0 2Ce0 8O2包覆 极化电阻 交流阻抗
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First-principles study of catalytic activity of W-doped cobalt phosphide toward the hydrogen evolution reaction 被引量:2
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作者 Cehuang Fu Xiaohui Yan +4 位作者 Lijun Yang Shuiyun Shen Liuxuan Luo Guanghua Wei Junliang Zhang 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期1698-1705,共8页
In this study,we investigated the hydrogen evolution reaction(HER)on the(101)facet of pristine and W-doped CoP using the density functional theory.Two types of Co atoms are identified on the catalyst surface:the Co at... In this study,we investigated the hydrogen evolution reaction(HER)on the(101)facet of pristine and W-doped CoP using the density functional theory.Two types of Co atoms are identified on the catalyst surface:the Co atoms that present the higher d band center are marked as valid sites,whereas the others are marked as invalid sites owing to their weaker H adsorption ability.It is further revealed that W-doping can decrease the d band center of the surface Co atoms,which is beneficial for the HER;however the exposure to W weakens the desorption of H.To address the strong adsorption effect of W,the doping sites and dopant content are analyzed,and the results indicate that 8.4 wt%W doping at the invalid surface Co sites is preferred;moreover,the optimal W content increases to 16.8 wt%when W is inserted into the subsurface.The effect of W doping is weakened when the doping site is far away from the surface. 展开更多
关键词 Hydrogen Evolution Reaction Density functional theory COP DOPING
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基于MOFs材料的非贵金属氧还原电催化剂研究进展 被引量:1
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作者 任子文 谭泽昊 +3 位作者 向思磊 陈士渠 沈水云 章俊良 《中国科学:技术科学》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期375-388,共14页
质子交换膜燃料电池(PEMFCs)因具有清洁、高效、安静、功率密度高、工作温度低、启动和功率匹配快等优点在新能源汽车领域备受青睐.由于PEMFCs阴极使用高载量的铂(Pt)基催化剂,其成本一直居高不下,大大阻碍了燃料电池汽车商业化进程.开... 质子交换膜燃料电池(PEMFCs)因具有清洁、高效、安静、功率密度高、工作温度低、启动和功率匹配快等优点在新能源汽车领域备受青睐.由于PEMFCs阴极使用高载量的铂(Pt)基催化剂,其成本一直居高不下,大大阻碍了燃料电池汽车商业化进程.开发替代的高活性、高稳定性非贵金属催化剂被认为是终极解决方案.在众多类型的非贵金属催化剂中,碳-氮-过渡金属系列非贵金属催化剂表现出的ORR活性和寿命尤其值得关注.基于金属有机框架材料(MOFs)的非贵金属ORR电催化剂具有优异的性能而被广泛研究.本文通过介绍MOFs材料的特点与优势,综述了近年来国内外基于MOFs材料的碳-氮-过渡金属ORR电催化剂研究现状,主要包括Fe基MOFs催化剂、Co基MOFs催化剂、双金属MOFs催化剂等,并针对研究中遇到的瓶颈与挑战进行分析与展望,指出未来需要面向膜电极的活性、稳定性等进行深入研究. 展开更多
关键词 燃料电池 催化剂 氧化 金属有机框架化合物 质子交换膜
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