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质子交换膜燃料电池膜电极组件的制备

机械工程学报 2009年第2期45卷 75-80页

作者：李冰林瑞杨代军张存满沈猛马建新同济大学新能源汽车工程中心上海201804 同济大学汽车学院上海201804 华东理工大学资源与环境工程学院上海200237

采用直接涂膜技术,利用40%的Pt/C催化剂制备质子交换膜燃料电池的核心部分膜电极组件。通过优化催化层中催化剂与Nafion的最佳质量比以及扩散层的微孔层的聚四氟乙烯与碳粉的质量比以改进燃料电池的性能,并利用循环伏安、电化学阻抗谱... 详细信息

采用直接涂膜技术,利用40%的Pt/C催化剂制备质子交换膜燃料电池的核心部分膜电极组件。通过优化催化层中催化剂与Nafion的最佳质量比以及扩散层的微孔层的聚四氟乙烯与碳粉的质量比以改进燃料电池的性能,并利用循环伏安、电化学阻抗谱等技术对电池的电化学性能进行了表征。研究表明催化层中催化剂与Nafion的最佳质量比为3:1时,对应的电池的活性面积最大,欧姆阻抗和电荷传递阻抗最小。另外,研究还发现在恒电流条件下,当扩散层的微孔层中碳粉质量分数为2mg/cm2,碳粉与PTFE的质量比为7:3时,放电性能最佳。

关键词： Pt/C催化剂碳粉质量分数膜电极组件循环伏安交流阻抗

PEMFC膜电极组件(MEA)制备方法的评述

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化学进展 2004年第5期16卷 804-812页

作者：马建新衣宝廉俞红梅侯中军张华民中国科学院大连化学物理研究所大连116023

膜电极组件 (MEA)是质子交换膜燃料电池的核心部件。本文在简述MEA结构的基础上 ,根据MEA制备过程中催化层支撑体不同 ,将目前已有的多种MEA制备方法分为两类制备模式 :以GDL为支撑体和以PEM为支撑体的制备模式。文中对这些制备方法的... 详细信息

膜电极组件 (MEA)是质子交换膜燃料电池的核心部件。本文在简述MEA结构的基础上 ,根据MEA制备过程中催化层支撑体不同 ,将目前已有的多种MEA制备方法分为两类制备模式 :以GDL为支撑体和以PEM为支撑体的制备模式。文中对这些制备方法的特点进行了详细评述 ,对MEA制备方法的发展趋势进行了展望。

关键词：质子交换膜燃料电池膜电极组件制备方法结构 PEM

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Nafion乳液法制备燃料电池膜电极组件

电化学 2005年第3期11卷 244-247页

作者：夏朝阳庄林陆君涛武汉大学化学与分子科学学院湖北武汉430072

本文提出一种制作燃料电池膜电极组件的新方法.该法特点在于用非极性溶剂代替传统的极性溶剂配制催化剂-Nafion混合物,从而催化层可直接涂覆到Nafion膜表面制成MEA,而不引起Nafion膜的溶胀,适合规模制作.本法所得MEA中的催化剂利用率与... 详细信息

本文提出一种制作燃料电池膜电极组件的新方法.该法特点在于用非极性溶剂代替传统的极性溶剂配制催化剂-Nafion混合物,从而催化层可直接涂覆到Nafion膜表面制成MEA,而不引起Nafion膜的溶胀,适合规模制作.本法所得MEA中的催化剂利用率与目前流行的转移法相近,以氢氧燃料电池的方式于常温下工作取得令人满意的初步放电结果.

关键词： Nafion 乳液非极性溶剂燃料电池膜电极组件

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质子交换膜燃料电池膜电极组件评述

材料导报 2013年第21期27卷 144-148页

作者：杨乐斌沈杭燕舒康颖中国计量学院材料科学与工程学院杭州310018

膜电极三合一组件(MEA)是质子交换膜燃料电池的核心部分,MEA主要包括质子交换膜、催化剂层、气体扩散层。为了提高电池的性能,各国研究者对MEA的组件材料进行了全面的研究。分别从质子交换膜、催化剂层、气体扩散层3个部分综述了近几年... 详细信息

膜电极三合一组件(MEA)是质子交换膜燃料电池的核心部分,MEA主要包括质子交换膜、催化剂层、气体扩散层。为了提高电池的性能,各国研究者对MEA的组件材料进行了全面的研究。分别从质子交换膜、催化剂层、气体扩散层3个部分综述了近几年来膜电极组件的研究发展。

关键词：燃料电池质子交换膜催化剂层气体扩散层膜电极组件

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质子交换膜燃料电池膜电极组件研究

电源技术 2003年第2期27卷 92-95页

作者：孙大强毛宗强清华大学核能技术设计研究院北京100084

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... 详细信息

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。

关键词：质子交换膜燃料电池膜电极组件亲水电极气体扩散电极

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直接甲醇燃料电池膜电极组件的阳极整平层

电池 2007年第1期37卷 22-24页

作者：邱祎翎李宝华杜鸿达康飞宇清华大学深圳研究生院广东深圳518055 清华大学材料科学与工程系北京100084

通过考察有阳极整平层(sub-layer)的膜电极组件(MEA)的极化曲线、SEM图和内阻等,研究了阳极整平层对直接甲醇燃料电池(DMFC)性能的影响。在表面喷涂Nafion树脂,对整平层进行修饰,发现喷涂Nafion后的整平层与催化层的结合更紧密,提高了... 详细信息

通过考察有阳极整平层(sub-layer)的膜电极组件(MEA)的极化曲线、SEM图和内阻等,研究了阳极整平层对直接甲醇燃料电池(DMFC)性能的影响。在表面喷涂Nafion树脂,对整平层进行修饰,发现喷涂Nafion后的整平层与催化层的结合更紧密,提高了电池性能。在静止式DMFC中,以2 mol/L静止甲醇溶液为燃料,有经过修饰的整平层(1.0 mg/cm2)的MEA在常温下的功率密度达到15.3 mW/cm2,放置1 d后仅有1%的衰减。

关键词：直接甲醇燃料电池(DMFC) 整平层性能膜电极组件

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质子交换膜燃料电池膜电极组件性能分析

上海航天 2007年第2期24卷 61-64页

作者：刘向郭振波张伟王东钱斌上海空间电源研究所上海200233

对由亲水电极与Nafion112质子交换膜制备的质子交换膜燃料电池（PEMFC）膜电极组件（MEA），测试了工作温度、气体压力、气体相对湿度和气体流量等对MEA性能的影响。试验和分析显示MEA的适宜工作条件为：温度70℃、压力0．2～0．3MPa、H... 详细信息

对由亲水电极与Nafion112质子交换膜制备的质子交换膜燃料电池（PEMFC）膜电极组件（MEA），测试了工作温度、气体压力、气体相对湿度和气体流量等对MEA性能的影响。试验和分析显示MEA的适宜工作条件为：温度70℃、压力0．2～0．3MPa、H2／O2或空气的相对湿度为100％／60％、H2／O2或空气流量计量比分别为1．1～1，2／1．2～1．5或2.0～2．5。在此条件下对MEA进行了1000h放电性能测试。结果表明，该MEA的结构和性能稳定，能满足燃料电池长寿命工作要求。

关键词：质子交换膜燃料电池膜电极组件电化学性能工作条件长寿命

质子交换膜燃料电池膜电极组件及单电池的制作和运行

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实验技术与管理 2010年第5期27卷 70-72,75页

作者：孟辉沈韩崔新图沈培康中山大学物理科学与工程技术学院光电材料与技术国家重点实验室

叙述了氢／氧（空）质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）关键部件——膜电极组件（membrane electrode assembly，MEA）的制备和单电池组装，并且实际运行了一体化燃料电池发电系统。介绍了燃料电池的工... 详细信息

叙述了氢／氧（空）质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）关键部件——膜电极组件（membrane electrode assembly，MEA）的制备和单电池组装，并且实际运行了一体化燃料电池发电系统。介绍了燃料电池的工作原理和实验内容。通过实验，使学生全面了解燃料电池的基本原理、制作过程及使用方法。

关键词：质子交换膜燃料电池一体化燃料电池发电系统制氢催化剂膜电极组件

基于中温有机-无机复合导电膜的膜电极组件研制

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基于中温有机-无机复合导电膜的膜电极组件研制

作者：夏丹丽中国计量大学

学位级别：硕士

本文以聚偏氟乙烯(PVDF)为有机基底,通过热压法和共混法两种方法分别添加硫酸氢铯CsHSO质子导体和硫酸氢铯复合氧化铝CsHSO-AlO复合质子导体,制备成PVDF/CsHSO、PVDF/CsHSO-AlO有机-无机复合质子交换膜,并对复合膜进行性能探究。然后用... 详细信息

本文以聚偏氟乙烯(PVDF)为有机基底,通过热压法和共混法两种方法分别添加硫酸氢铯CsHSO质子导体和硫酸氢铯复合氧化铝CsHSO-AlO复合质子导体,制备成PVDF/CsHSO、PVDF/CsHSO-AlO有机-无机复合质子交换膜,并对复合膜进行性能探究。然后用手工刷涂法,手动喷涂法和精密超声喷涂法三种方法分别制备电极,对其性能进行探究。最后,经过不同的热压工艺参数的设置,将复合膜和电极组装成MEA(Membrane Electrode Assembly)用燃料电池测试站测得MEA的电池性能,优化热压工艺的最佳参数。研究得到的结论如下:(1)热压法和共混法两种方法制备的PVDF/CsHSO复合膜均保持了CsHSO晶体结构,而PVDF/CsHSO-AlO复合膜在制备过程中,绝大多数的CsHSO晶体和介孔AlO粉末反应生成了硫酸铝铯CsAl(SO)·12HO;PVDF/CsHSO复合膜和PVDF/CsHSO-AlO复合膜的电导率在100℃-180℃之间都随温度的升高而升高,PVDF/CsHSO复合膜在144℃左右出现了倍增现象,最高可达10-4 S/cm。(2)经过多次试验研究发现精密超声雾化喷涂仪的最佳参数为:高度为35mm、流量为2 ml/min和气压为30 psi。超声喷涂仪的使用,使Pt/C的利用率可达65%,与传统手工刷涂法对Pt/C的利用率提高了三倍。超声喷涂仪制备的电极表面催化剂分散均匀,没有微孔洞和裂纹,并且减小了催化剂的团聚现象。超声喷涂仪制备的电极用于Nafion质子交换膜,极大的优化了电池的性能。(3)对于PVDF/CsHSO复合膜和PVDF/CsHSO-AlO复合膜与电极热压成MEA的最佳热压参数为:145℃,7 MPa,120 s。在中温(100℃-170℃)环境下,PVDF/CsHSO复合膜MEA和PVDF/CsHSO-AlO复合膜MEA的性能优于Nafion膜MEA。热压法制备复合膜MEA的性能优于共混法制备复合膜MEA,其最大开路电压为0.7 V,最大功率密度为15 mW/cm2。

关键词：燃料电池质子交换膜超质子相变电导率膜电极组件