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基于重整气的高温聚合物电解质膜燃料电池电化学阻抗谱弛豫时间分布研究
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作者 王珺仪 夏章讯 +1 位作者 景粉宁 王素力 《化工学报》 北大核心 2025年第7期3509-3520,共12页
采用磷酸掺杂电解质膜的高温聚合物电解质膜燃料电池(HT-PEMFC),其阳极催化层中磷酸分布对电极界面处的CO、H_(2)的电化学过程产生重要影响。通过研究不同阳极催化层活性位点密度的HT-PEMFC电池在重整气进料条件下的性能,并引入电化学... 采用磷酸掺杂电解质膜的高温聚合物电解质膜燃料电池(HT-PEMFC),其阳极催化层中磷酸分布对电极界面处的CO、H_(2)的电化学过程产生重要影响。通过研究不同阳极催化层活性位点密度的HT-PEMFC电池在重整气进料条件下的性能,并引入电化学阻抗谱弛豫时间分布(DRT)分析手段,建立阳极电化学反应与物质传输过程定量描述方法,阐释重整气进料条件下CO毒化作用机制。结果表明,低阳极活性位点密度单体电池相较高密度样品,在重整气进料条件下传质极化阻力提高了531%。Pt活性位点密度的提升可筛分富氢重整气中的CO组分、降低局域CO组分浓度,缓解活性位点占据导致的H_(2)传质受限。 展开更多
关键词 高温聚合物电解质燃料电池 膜电极 CO 弛豫时间分布 电化学阻抗谱 物质传输
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用于聚合物电解质膜燃料电池中的质子导电膜 被引量:22
2
作者 吴洪 王宇新 王世昌 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期7-11,共5页
聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC)是 2 0世纪 6 0年代兴起的第五代燃料电池 ,以其诸多优点正引起人们越来越多的关注和研究。其中作为电解质的功能高分子膜是这类燃料电池的“心脏”,起着隔离阴阳极、绝缘电子和选择性输运质子的作用。... 聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC)是 2 0世纪 6 0年代兴起的第五代燃料电池 ,以其诸多优点正引起人们越来越多的关注和研究。其中作为电解质的功能高分子膜是这类燃料电池的“心脏”,起着隔离阴阳极、绝缘电子和选择性输运质子的作用。它的性能决定着 PEMFC的输出功率、电池效率、成本及应用前景。文中对这类膜材料 (包括全氟磺酸膜、掺杂酸型膜及接枝型磺酸膜等 )的结构、性能及发展现状作了综述 ,并指出在膜材料上的突破将使燃料电池成为 2 展开更多
关键词 燃料电池 聚合物电解质 聚合物膜材料 质子导电膜
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固体聚合物电解质燃料电池的研究 被引量:6
3
作者 徐洪峰 韩明 +3 位作者 衣宝廉 张新革 张恩俊 葛善海 《电化学》 CAS CSCD 1996年第3期327-331,共5页
报道了固体聚合物电解质燃料电池的电极制备方法和温度、压力以及阴极气量对电池性能的影响.
关键词 燃料电池 质子交换膜 Spefc 固体电解质 聚合物
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高温质子交换膜燃料电池用离子液体聚合物电解质的研究进展 被引量:11
4
作者 屈树国 李建隆 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2660-2665,共6页
综述了近十几年来高温质子交换膜燃料电池用离子液体聚合物电解质的研究进展及其在高温质子交换膜燃料电池中的应用进展,指出了此类电解质目前存在的亟待解决的两个问题:咪唑类离子液体毒化Pt基催化剂和复合膜中离子液体的长期稳定性。... 综述了近十几年来高温质子交换膜燃料电池用离子液体聚合物电解质的研究进展及其在高温质子交换膜燃料电池中的应用进展,指出了此类电解质目前存在的亟待解决的两个问题:咪唑类离子液体毒化Pt基催化剂和复合膜中离子液体的长期稳定性。最后对高温质子交换膜燃料电池用离子液体聚合物电解质的发展前景作了展望,即开发与Pt基催化剂相容的离子液体聚合物电解质以及预防复合膜内离子液体的流失,即提高高温质子交换膜燃料电池的性能及长期稳定性,最终提高高温燃料电池的寿命。 展开更多
关键词 高温质子交换膜燃料电池 离子液体 聚合物电解质
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聚合物电解质膜燃料电池电催化剂的进展 被引量:4
5
作者 宗军 黄成德 王宇新 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期104-107,共4页
评述了近年来聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)电催化剂的进展,其中包括核/壳结构、中空结构等结构及形状可控的Pt基催化剂、非贵金属催化剂及石墨烯、有序介孔碳等新型载体,并对发展前景进行了展望。
关键词 聚合物电解质燃料电池(PEMFC) 电催化剂 载体
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聚合物电解质燃料电池中的酞菁催化剂 被引量:5
6
作者 鲁宇浩 吴益华 郭丽 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期333-338,共6页
为了降低聚合物电解质燃料电池(PEFC)的成本,提高直接甲醇聚合物电解质燃料电池(DMFC)中正极催化剂对甲醇渗漏的不敏感性,开发全新的氧还原电催化剂以替代传统的铂(Pt)催化剂的工作正在展开。详细描述了金属酞菁类大环化合物(MPc)代替Pt... 为了降低聚合物电解质燃料电池(PEFC)的成本,提高直接甲醇聚合物电解质燃料电池(DMFC)中正极催化剂对甲醇渗漏的不敏感性,开发全新的氧还原电催化剂以替代传统的铂(Pt)催化剂的工作正在展开。详细描述了金属酞菁类大环化合物(MPc)代替Pt在PEFC中作为氧还原电催化剂的使用和各种MPc构型及处理方法对氧还原电催化活性的影响。从理论上对MPc的氧还原电催化机理进行了介绍,并给出金属酞菁类化合物在PEFC中作为氧还原催化剂的使用方法。 展开更多
关键词 聚合物电解质燃料电池 酞菁催化剂 电介质 电催化剂
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用于高温质子交换膜燃料电池的聚合物电解质膜研究进展 被引量:5
7
作者 李英 张香平 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期3446-3453,共8页
高温质子交换膜燃料电池在降低燃料电池水热管理复杂性、催化剂中毒方面有明显优势;可改善电池阴阳两极尤其是阴极氧气还原反应的动力学特性,提高电池的效率。聚合物电解质膜作为关键材料之一,在高温时易失水导致质子传导率降低、机械... 高温质子交换膜燃料电池在降低燃料电池水热管理复杂性、催化剂中毒方面有明显优势;可改善电池阴阳两极尤其是阴极氧气还原反应的动力学特性,提高电池的效率。聚合物电解质膜作为关键材料之一,在高温时易失水导致质子传导率降低、机械强度和热稳定性不高等问题。本文基于磺酸、磷酸和离子液体等不同质子传递介质,对高温聚合物电解质膜进行综述,比较了各类聚合物电解质膜的优缺点及应用时存在的问题,着重探讨嵌段共聚物在高温聚合物电解质膜方面的潜在应用,指出离子液体的添加不但可作为质子载体,而且在构建嵌段聚合物结构方面可发挥"诱导剂"作用。提出通过分子设计可更好了解嵌段聚合物的空间构效关系,进而通过结构设计提高膜的质子传导性能和稳定性。 展开更多
关键词 高温质子交换膜燃料电池 聚合物电解质 嵌段聚合物 离子液体
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聚合物电解质膜燃料电池空气供应系统故障诊断 被引量:3
8
作者 田颖 韩峰 +1 位作者 李贺 张龙海 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期116-123,共8页
聚合物电解质膜燃料电池(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell,PEMFC)空气供应系统中的故障通常会导致系统性能衰减甚至对电堆造成损害.针对PEMFC空气供应系统的故障诊断问题,提出了一种基于改进的人工蜂群算法(IABC)优化支持向量机... 聚合物电解质膜燃料电池(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell,PEMFC)空气供应系统中的故障通常会导致系统性能衰减甚至对电堆造成损害.针对PEMFC空气供应系统的故障诊断问题,提出了一种基于改进的人工蜂群算法(IABC)优化支持向量机(SVM)的故障诊断方法.采用文献中的非线性燃料电池系统模型,并在系统中加入方差为1的高斯噪声.通过引入Levy飞行策略,对标准人工蜂群算法(ABC)进行改进,提高了人工蜂群算法的全局搜索的能力,进而通过改进的人工蜂群算法优化支持向量机的惩罚因子C和核函数参数g,利用优化后的SVM分类器模型对PEMFC空气供应系统进行故障诊断研究.结果表明,该IABC-SVM算法故障诊断的准确率达到96.12%,具有良好的故障诊断效果. 展开更多
关键词 聚合物电解质燃料电池 空气供应系统 故障诊断 支持向量机 人工蜂群
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高温聚合物电解质膜燃料电池催化剂的研究进展 被引量:2
9
作者 王军 杜石谦 陶李 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期102-117,共16页
高温聚合物电解质膜燃料电池(HT-PEMFCs)是一类将化学能转换为电能的能量转换装置,与传统的低温聚合物膜燃料电池相比具有诸多优势.目前HT-PEMFCs主要是以铂作为催化剂.铂基催化剂对于燃料电池氧还原反应(ORR)和氢氧化反应(HOR)有好的... 高温聚合物电解质膜燃料电池(HT-PEMFCs)是一类将化学能转换为电能的能量转换装置,与传统的低温聚合物膜燃料电池相比具有诸多优势.目前HT-PEMFCs主要是以铂作为催化剂.铂基催化剂对于燃料电池氧还原反应(ORR)和氢氧化反应(HOR)有好的催化活性,但在HT-PEMFCs中通常需要高载量的铂基催化剂,以缓解磷酸在铂表面强吸附对活性表达的限制,其存在成本高、活性不足、长时间运行下活性降低及载体腐蚀等问题.本文总结了最近关于HT-PEMFCs催化剂的研究进展,系统分析了贵金属、非贵金属催化剂在HTPEMFCs中的应用前景,并对现阶段HT-PEMFCs催化剂的发展应用进行了展望. 展开更多
关键词 高温聚合物电解质燃料电池 铂基催化剂 氧还原反应 氢氧化反应
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碱性固体燃料电池碱性聚合物电解质膜的最新研究进展 被引量:5
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作者 侯宏英 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1393-1407,共15页
最近,碱性聚合物电解质膜燃料电池(APEMFC)因具有电极反应动力学快以及不依赖于贵金属铂催化剂等诸多优点而成为一个热门话题.作为其中一个关键部件,碱性聚合物电解质膜直接影响燃料电池的性能和成本.然而,迄今为止,仍然没有令人满意的... 最近,碱性聚合物电解质膜燃料电池(APEMFC)因具有电极反应动力学快以及不依赖于贵金属铂催化剂等诸多优点而成为一个热门话题.作为其中一个关键部件,碱性聚合物电解质膜直接影响燃料电池的性能和成本.然而,迄今为止,仍然没有令人满意的碱性电解质膜材料.为此,大量研究被开展和报道.本文综述了近三年内文献中关于燃料电池碱性聚合物电解质膜的最新研究进展:包括各种各样的合成策略,构效关系,水管理以及非原位或原位稳定性测试等等.尤其是一些新的金属离子基阴离子交换膜和冠醚基阴离子交换膜首次被提及和评论.此外,还进一步预测了将来的发展趋势. 展开更多
关键词 碱性固体燃料电池 碱性聚合物电解质 阴离子交换膜 复合膜 非铂催化剂
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用于燃料电池的聚合物电解质膜及其改性方法
11
作者 吴雪梅 贺高红 +1 位作者 顾爽 姚平经 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第z1期292-296,共5页
聚合物电解质膜是质子交换膜燃料电池的核心部件.目前广泛使用的全氟质子交换膜(如Nafion(R)系列)存在着价格昂贵、使用温度有限、甲醇渗透率高以及降解再生困难等缺点.对聚合物基质材料进行物理或化学改性,可以提高质子传导率、改善机... 聚合物电解质膜是质子交换膜燃料电池的核心部件.目前广泛使用的全氟质子交换膜(如Nafion(R)系列)存在着价格昂贵、使用温度有限、甲醇渗透率高以及降解再生困难等缺点.对聚合物基质材料进行物理或化学改性,可以提高质子传导率、改善机械强度等性能,获得高性能、低成本的质子交换膜.从聚合物材料改性的角度,综述了燃料电池用聚合物电解质膜的制备方法和电化学性能,并对各种改性方法进行了比较. 展开更多
关键词 聚合物电解质 燃料电池 共混 交联
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聚合物电解质膜燃料电池用电催化剂的研究进展
12
作者 廖欣 浦鸿汀 蒋伟春 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期45-47,共3页
电催化剂是燃料电池的重要组成部分,也是降低燃料电池成本的关键之一。着重于催化机理,综述了近年来国内外聚合物电解质膜燃料电池用电催化剂的最新研究进展。
关键词 聚合物电解质燃料电池 电催化剂 研究进展 组成部分 催化机理 国内外
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硼氢化钠在聚合物电解质膜燃料电池中的应用
13
作者 张宏伟 沈培康 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期170-172,共3页
间接硼氢化钠燃料电池(B-PEMFC)的氢源具有储氢效率高、长期存储稳定、制氢速率可控、水解产物环境友好及副产物偏硼酸钠(NaBO2)可回收利用等优点,但存在硼氢化钠(NaBH4)价格高、水解催化剂寿命短、NaBO2结晶析出和水热管理等问题;直接... 间接硼氢化钠燃料电池(B-PEMFC)的氢源具有储氢效率高、长期存储稳定、制氢速率可控、水解产物环境友好及副产物偏硼酸钠(NaBO2)可回收利用等优点,但存在硼氢化钠(NaBH4)价格高、水解催化剂寿命短、NaBO2结晶析出和水热管理等问题;直接硼氢化钠燃料电池(DBFC)具有能量密度和开路电压较高、阳极催化剂价格低以及结构简单的优点,但存在BH4-在阳极水解和渗透的问题。 展开更多
关键词 硼氢化钠(NaBH4) 聚合物电解质燃料电池(PEMFC) 应用
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聚合物电解质膜燃料电池薄电极制备技术的研究 被引量:4
14
作者 杨永胜 刘晶华 +3 位作者 刘长鹏 孙公权 李长志 陆天虹 《电化学》 CAS CSCD 2000年第1期108-111,共4页
为降低聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC)电极中铂的载量 ,本文建立一种新的薄电极制备技术 (TEFT) ,制备了表面平滑、颗粒分布均匀的低铂载量电极 .结果表明当电极的铂载量为 1mg/cm2 ,用Nafion 117膜作电解质时 ,电池的最大功率密度达 0... 为降低聚合物电解质膜燃料电池 (PEMFC)电极中铂的载量 ,本文建立一种新的薄电极制备技术 (TEFT) ,制备了表面平滑、颗粒分布均匀的低铂载量电极 .结果表明当电极的铂载量为 1mg/cm2 ,用Nafion 117膜作电解质时 ,电池的最大功率密度达 0 30W·cm-2 .系统地考察了阴极中不同PTFE和Nafion含量对PEMFC性能的影响 . 展开更多
关键词 聚合物电解质 燃料电池 电极结构 薄电极制备
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碱性聚合物电解质燃料电池电极疏水性对性能的影响 被引量:2
15
作者 谭力盛 潘婧 +2 位作者 李瑶 庄林 陆君涛 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期199-203,共5页
本文报道H2-O2型碱性聚合物电解质燃料电池(APEFC)电极疏水性对放电性能的影响.以季铵化聚砜(QAPS)或自交联型季铵化聚砜(xQAPS)碱性聚电解质(APE)作为隔膜和电极中的电解质(Ionomer)、聚四氟乙烯(PTFE)作为疏水添加剂调控催化层疏水性... 本文报道H2-O2型碱性聚合物电解质燃料电池(APEFC)电极疏水性对放电性能的影响.以季铵化聚砜(QAPS)或自交联型季铵化聚砜(xQAPS)碱性聚电解质(APE)作为隔膜和电极中的电解质(Ionomer)、聚四氟乙烯(PTFE)作为疏水添加剂调控催化层疏水性.结果表明,阳极催化层疏水性的增强有利于提升电池放电性能,而阴极催化层疏水性适中时电池性能最优.采用疏水性较强的xQAPS作为电解质并在阳极催化层中添加适量PTFE疏水剂,在60oC和100%相对湿度的条件下,280 mA·cm-2电流密度时,电池最高功率密度达132 mW·cm-2. 展开更多
关键词 碱性聚合物电解质燃料电池 催化层 疏水性 季铵化聚砜 聚四氟乙烯
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聚合物电解质燃料电池阴极非贵金属电催化剂 被引量:2
16
作者 张新朋 蒋淇忠 马紫峰 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期180-181,共2页
为了开发替代聚合物电解质燃料电池 (PEFC)中用于阴极氧还原的贵金属催化剂 ,同时为了提高液体进料直接甲醇燃料电池 (LFDMFC)中阴极催化剂抗甲醇中毒性能 ,基于非贵金属的氧还原催化剂的研究开发工作大量展开 ,介绍了两类用于PEFC中阴... 为了开发替代聚合物电解质燃料电池 (PEFC)中用于阴极氧还原的贵金属催化剂 ,同时为了提高液体进料直接甲醇燃料电池 (LFDMFC)中阴极催化剂抗甲醇中毒性能 ,基于非贵金属的氧还原催化剂的研究开发工作大量展开 ,介绍了两类用于PEFC中阴极氧还原的非贵金属催化剂———N4 金属大环化合物催化剂和Chevrel相催化剂 ,包括催化剂制备方法、催化活性以及催化机理分析等。对LFDMFC抗甲醇中毒的阴极催化剂进行了分析 。 展开更多
关键词 聚合物电解质 燃料电池 阴极 非贵金属电催化剂
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燃料电池用碱性聚合物电解质关键技术 被引量:2
17
作者 董琴 李存璞 魏子栋 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2018年第2期57-66,共10页
聚合物电解质(又称为离子交换膜)是燃料电池的重要结构组成部分,肩负着传递离子从而形成完整电池回路的作用。燃料电池用阴离子交换膜面临着离子传导率低,膜耐碱性差以及机械稳定性差等问题。本文通过对近期相关文献的探讨,综述了提高... 聚合物电解质(又称为离子交换膜)是燃料电池的重要结构组成部分,肩负着传递离子从而形成完整电池回路的作用。燃料电池用阴离子交换膜面临着离子传导率低,膜耐碱性差以及机械稳定性差等问题。本文通过对近期相关文献的探讨,综述了提高耐碱性和电导率的策略,着重介绍了季铵阳离子基团、咪唑阳离子基团、螺环季铵阳离子基团、吡咯阳离子基团以及构建交联结构、优化聚合物主链、在聚合物侧链引入保护基团等策略,重点分析了上述因素对于耐碱性的影响机理。对于电导率的提升策略,主要介绍了构建相分离以及构建可穿梭的离子交换基团两种方法。综合分析表明,通过构建亲疏水相分离结构、交联结构、改善聚合物主链、增强阳离子基团的碱稳定性等策略,有望在实现高电导率的同时获得高的稳定性。 展开更多
关键词 燃料电池 离子交换膜 聚合物电解质 OH.传导率 耐碱性
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用交互氢泵法的聚合物电解质燃料电池堆-30℃启动
18
作者 司德春 蹇季廷 +3 位作者 徐浩森 汪尚尚 王诚 张剑波 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期604-612,共9页
为了在温带、寒带地区推广燃料电池汽车,研究了含20片单体电池、活性面积为285 cm2的石墨基双极板聚合物电解质燃料电池短堆的零下启动。开发了基于实车的使用交互氢泵的电源系统;对短堆阳极和阴极同时供应氢气;用低温环境舱来构建-30... 为了在温带、寒带地区推广燃料电池汽车,研究了含20片单体电池、活性面积为285 cm2的石墨基双极板聚合物电解质燃料电池短堆的零下启动。开发了基于实车的使用交互氢泵的电源系统;对短堆阳极和阴极同时供应氢气;用低温环境舱来构建-30℃环境;以起始膜—水(分子数)含量、交互电幅值及频率等作为3个控制参数,实现燃料电池短堆-30℃启动;测试了短堆零下启动前后的极化曲线。结果表明:燃料电池短堆-30℃启动后,中心位置的单体电池可在80 s内温升至0℃;在其余位置,可在200 s内温升至0℃;零下启动前后的极化性能基本无衰减。 展开更多
关键词 燃料电池汽车 聚合物电解质燃料电池(pefc) 石墨基双极板短堆 交互氢泵方法 零下启动
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碱性聚合物电解质膜的表面锥形阵列结构提升燃料电池性能
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作者 张婧雯 马华隆 +10 位作者 马军 胡梅雪 李启浩 陈胜 宁添姝 葛创新 刘晰 肖丽 庄林 张熠霄 陈立桅 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第2期64-70,共7页
燃料电池作为一种清洁高效的能量转换装置,被认为是构建未来社会可再生能源结构的关键一环。不同于质子交换膜燃料电池(PEMFC),碱性聚合物电解质燃料电池(APEFC)的出现使非贵金属催化剂的使用成为可能,因而受到了日益广泛的关注和研究。... 燃料电池作为一种清洁高效的能量转换装置,被认为是构建未来社会可再生能源结构的关键一环。不同于质子交换膜燃料电池(PEMFC),碱性聚合物电解质燃料电池(APEFC)的出现使非贵金属催化剂的使用成为可能,因而受到了日益广泛的关注和研究。APEFC的关键结构是膜电极,主要由聚合物电解质膜和阴阳极(含催化层、气体扩散层)组成,膜电极是电化学反应发生的场所,其优劣直接决定着电池性能的好坏。因此,基于现有的碱性聚合物电解质及催化剂体系,如何构筑更加优化的膜电极结构,使APEFC发挥出更高的电池性能是亟待开展的研究。本文首先通过模板法在碱性聚合物电解质膜的表面构建出有序的锥形阵列,再将具有阵列结构的一侧作为阴极来构筑膜电极,同时,作为对比,制备了由无阵列结构的聚合物电解质膜构筑而成的膜电极,最后对基于两种不同膜电极的APEFC的电化学性能进行了对比研究。实验结果表明,锥形阵列结构可以将APEFC的峰值功率密度由1.04 W·cm^(−2)显著提高到1.48 W·cm^(−2),这主要归因于在APEFC的阴极侧具有锥形阵列结构的聚合物电解质膜的亲水性的提升和催化剂电化学活性面积的增加。本工作为碱性聚合物电解质燃料电池的膜电极结构设计与优化提供了新思路。 展开更多
关键词 燃料电池 碱性聚合物电解质 膜电极 阴极 阵列结构
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固体聚合物电解质燃料电池中的水平衡 被引量:7
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作者 蔡年生 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 1996年第3期128-133,共6页
水的生成与排出之间的平衡对于固体聚合物电解质燃料电池的成功运行特别重要.文中详细介绍了有关水平衡方面的数学模型研究及其湿化设计.模型研究表明,在高电流密度下从膜阴极侧扩散回的水不足以使膜湿润.为了减小膜的欧姆压降,阳极气... 水的生成与排出之间的平衡对于固体聚合物电解质燃料电池的成功运行特别重要.文中详细介绍了有关水平衡方面的数学模型研究及其湿化设计.模型研究表明,在高电流密度下从膜阴极侧扩散回的水不足以使膜湿润.为了减小膜的欧姆压降,阳极气流必须湿化.并且,当用空气代替纯氧时,阴极气流也必须湿化. 展开更多
关键词 固体聚合物 电解质 燃料电池 水平衡
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