在電堆中,一個(gè)典型的質(zhì)子交換膜燃料電池(見(jiàn)圖1-1)單元包含以下組件:圖1-1　質(zhì)子交換膜燃料電池示意圖(1)離子交換膜。(2)導(dǎo)電多孔擴(kuò)散層。(3)在膜和擴(kuò)散層之間的催化劑(電極)。(4)電池連接件和雙極板。雙極板是反應(yīng)氣體的流動(dòng)通...[繼續(xù)閱讀]

    有機(jī)陽(yáng)離子交換膜是一種有機(jī)高聚物膜,最初被WilliamT.Grubb于1957年應(yīng)用于燃料電池。這些嘗試最終實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)的發(fā)展。質(zhì)子交換膜將燃料和氧化劑分隔在兩側(cè)電極中。它是一種離子導(dǎo)體聚合物,其離子基團(tuán)提供...[繼續(xù)閱讀]

    兩片多孔氣體擴(kuò)散層將膜電極組合體夾在中間,主要起氣體擴(kuò)散和收集電流的作用。多孔擴(kuò)散層的主要功能包括:①實(shí)現(xiàn)氣體在催化層表面的擴(kuò)散;②提供機(jī)械支撐;③導(dǎo)通電流;④排除反應(yīng)生成水。擴(kuò)散層的材質(zhì)是經(jīng)疏水材料處理的碳基...[繼續(xù)閱讀]

    催化劑層(電極)位于膜和擴(kuò)散層中間。電極由催化劑和黏合劑組成。陽(yáng)極和陰極都使用鉑基催化劑。為促進(jìn)氫氧化反應(yīng)(HOR),陽(yáng)極使用碳載純鉑催化劑?？紤]到陽(yáng)極燃料存在CO雜質(zhì),易引起Pt中毒,也往往會(huì)使用鉑釕合金催化劑。碳載純鉑...[繼續(xù)閱讀]

    燃料電池在100℃以下運(yùn)行,水以液體形態(tài)存在。一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)要求就是保持電解質(zhì)膜具有較高的濕度以確保膜的高導(dǎo)電性。特別在高電流密度時(shí)(約1A/cm2),保持高濕度尤為重要。同時(shí)水的形成和分布關(guān)系到電池內(nèi)部反應(yīng)氣體的傳質(zhì)...[繼續(xù)閱讀]

    電化學(xué)反應(yīng)中Gibbs自由能G的變化指的是燃料電池在恒溫恒壓力條件下的最大輸出功率,即W=ΔG=-nFE(1-1)式中:n是參與反應(yīng)的電子數(shù);F是法拉第常數(shù)(96487庫(kù)侖/摩爾電子);E是電池的理想電勢(shì)。Gibbs自由能變化也可表示如下:ΔG=ΔH-TΔS(1-2)式中...[繼續(xù)閱讀]

    由于電池的放電過(guò)程是熱力學(xué)上的不可逆過(guò)程,所以得到的電池電壓低于其理想的平衡值。相對(duì)于平衡值,電池電壓的損失被稱為極化或超電勢(shì)。極化主要來(lái)源于3個(gè)方面:①電化學(xué)極化;②歐姆極化;③濃差極化。電化學(xué)極化是由緩慢的...[繼續(xù)閱讀]

    燃料電池電極反應(yīng)包括陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)。1.1.8.1　陽(yáng)極反應(yīng)質(zhì)子交換膜燃料電池中的陽(yáng)極反應(yīng)是陽(yáng)極電催化劑表面的氫氣氧化反應(yīng)(HOR)。氫氣氧化反應(yīng)(HOR)和析氫反應(yīng)(HER)是迄今為止研究最為透徹的電化學(xué)反應(yīng)體系[11,12],并且由于...[繼續(xù)閱讀]

    1)Pt表面的ORR反應(yīng)機(jī)理目前陽(yáng)極Pt顆粒表面上的HOR機(jī)理已被詳盡研究,然而陰極Pt顆粒表面上的ORR具體機(jī)理卻還不是很清楚,普遍認(rèn)為Pt表面的ORR過(guò)程主要是一個(gè)包含多步驟的四電子還原反應(yīng)過(guò)程,終產(chǎn)物為水。在酸性水溶液中,其四電子總...[繼續(xù)閱讀]

    1.2.1節(jié)中有關(guān)ORR的Pt顆粒尺寸效應(yīng)研究顯示,以提高Pt質(zhì)量比活性為目的,進(jìn)一步降低Pt顆粒至3nm以下是沒(méi)有意義的,只有通過(guò)提高表面Pt的面積比活性才能進(jìn)一步改善催化劑Pt的質(zhì)量比活性,以期滿足PEMFC的應(yīng)用要求。而改變表面Pt面積比...[繼續(xù)閱讀]