在电堆中,一个典型的质子交换膜燃料电池(见图1-1)单元包含以下组件:图1-1　质子交换膜燃料电池示意图(1)离子交换膜。(2)导电多孔扩散层。(3)在膜和扩散层之间的催化剂(电极)。(4)电池连接件和双极板。双极板是反应气体的流动通...[继续阅读]

    有机阳离子交换膜是一种有机高聚物膜,最初被WilliamT.Grubb于1957年应用于燃料电池。这些尝试最终实现了现代质子交换膜燃料电池系统的发展。质子交换膜将燃料和氧化剂分隔在两侧电极中。它是一种离子导体聚合物,其离子基团提供...[继续阅读]

    两片多孔气体扩散层将膜电极组合体夹在中间,主要起气体扩散和收集电流的作用。多孔扩散层的主要功能包括:①实现气体在催化层表面的扩散;②提供机械支撑;③导通电流;④排除反应生成水。扩散层的材质是经疏水材料处理的碳基...[继续阅读]

    催化剂层(电极)位于膜和扩散层中间。电极由催化剂和黏合剂组成。阳极和阴极都使用铂基催化剂。为促进氢氧化反应(HOR),阳极使用碳载纯铂催化剂。考虑到阳极燃料存在CO杂质,易引起Pt中毒,也往往会使用铂钌合金催化剂。碳载纯铂...[继续阅读]

    燃料电池在100℃以下运行,水以液体形态存在。一个关键的技术要求就是保持电解质膜具有较高的湿度以确保膜的高导电性。特别在高电流密度时(约1A/cm2),保持高湿度尤为重要。同时水的形成和分布关系到电池内部反应气体的传质...[继续阅读]

    电化学反应中Gibbs自由能G的变化指的是燃料电池在恒温恒压力条件下的最大输出功率,即W=ΔG=-nFE(1-1)式中:n是参与反应的电子数;F是法拉第常数(96487库仑/摩尔电子);E是电池的理想电势。Gibbs自由能变化也可表示如下:ΔG=ΔH-TΔS(1-2)式中...[继续阅读]

    由于电池的放电过程是热力学上的不可逆过程,所以得到的电池电压低于其理想的平衡值。相对于平衡值,电池电压的损失被称为极化或超电势。极化主要来源于3个方面:①电化学极化;②欧姆极化;③浓差极化。电化学极化是由缓慢的...[继续阅读]

    燃料电池电极反应包括阳极反应和阴极反应。1.1.8.1　阳极反应质子交换膜燃料电池中的阳极反应是阳极电催化剂表面的氢气氧化反应(HOR)。氢气氧化反应(HOR)和析氢反应(HER)是迄今为止研究最为透彻的电化学反应体系[11,12],并且由于...[继续阅读]

    1)Pt表面的ORR反应机理目前阳极Pt颗粒表面上的HOR机理已被详尽研究,然而阴极Pt颗粒表面上的ORR具体机理却还不是很清楚,普遍认为Pt表面的ORR过程主要是一个包含多步骤的四电子还原反应过程,终产物为水。在酸性水溶液中,其四电子总...[继续阅读]

    1.2.1节中有关ORR的Pt颗粒尺寸效应研究显示,以提高Pt质量比活性为目的,进一步降低Pt颗粒至3nm以下是没有意义的,只有通过提高表面Pt的面积比活性才能进一步改善催化剂Pt的质量比活性,以期满足PEMFC的应用要求。而改变表面Pt面积比...[继续阅读]