質(zhì)子交換膜燃料電池微孔層和催化層的研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池（Proton exchange membrane fuel cell, PEMFC）具有工作噪音小、能量轉(zhuǎn)換效率高、啟動迅速且環(huán)保的優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用前景。但是PEMFC的成本較高，壽命不夠長，嚴(yán)重制約了其商業(yè)化進程。本文從微孔層表面形貌、制備微孔層的碳材料以及微孔層結(jié)構(gòu)這幾個方面研究了微孔層對PEMFC性能的影響，并通過電場輔助制備性能更好的催化層。
　　使用刮涂和噴涂兩種方法用碳黑（Carbon blac

2、k, CB）制備了表面形貌不同的微孔層，比較了兩種方法制備出的氣體擴散層（Gas diffusion layer, GDL）的表面形貌和水平向、垂直向電阻，并測試了電池性能。結(jié)果表明，刮涂制備的微孔層更平整，所對應(yīng)的電池性能和極限電流密度更高。
　　使用具有高導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性的多壁碳納米管（Multi-walled carbon nanotubes, MWCNTs）制備微孔層。研究了微孔層中MWCNTs的載量對電池性能的影響。結(jié)

3、果表明，微孔層中MWCNTs載量為1.5 mg/cm2時，對應(yīng)的電池性能最好。
　　為了克服使用MWCNTs制備的微孔層表面起伏程度比較高的缺點，使用MWCNTs和碳黑制備了雙層微孔層。在MWCNTs微孔層表面制備一層碳黑微孔層，有效降低了微孔層表面的粗糙程度，并形成梯度孔結(jié)構(gòu)。雙層微孔層所對應(yīng)的電池性能比相同碳載量下單層微孔層更好。
　　通過施加交流電場的方法制備具有取向結(jié)構(gòu)的催化層。固定電場強度，研究了頻率范圍在0.00