直接甲醇燃料電池陰極結構研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(directmethanolfuelcell，DMFC)的水管理能力對提高其性能和穩(wěn)定性至關重要。由于陰極擴散層對DMFC水管理能力的重要影響，這方面研究得到了越來越多的重視。 本論文首先采用正交設計法對低計量比空氣操作條件下的擴散層進行了優(yōu)化實驗，考察了膜電極(membraneelectrodeassembly,MEA)中催化層和擴散層之間的熱壓條件(壓力，溫度和時間)對DMFC性能和穩(wěn)定性的影響。結果表明：

2、通過轉壓法制備CCM(catalystcoatedmembrane)和MEA制備工藝的優(yōu)化，改善了陰極擴散層的孔徑結構，形成了有利于水從陰極到陽極傳輸?shù)姆邓Y構，降低了傳質阻抗，增強了陰極擴散層的排水能力，顯著提高了DMFC的性能和穩(wěn)定性。 建立了一套簡單可行的擴散層表征裝置，可方便測試陰極擴散層的氣體滲透系數(shù)測量、透水壓以及陰極排水量，以電池性能作為最終評價手段，對擴散層的傳質排水能力進行分析，并檢驗裝置的可行性。結果表明：當

3、Toray碳紙中的PTFE﹪為20﹪，MPL中的PTFE含量和碳粉載量為50﹪和5mg·cm-2時，電池性能最好。 研究了不同陰極催化層制備方法對電池性能的影響。結果表明：轉壓法制備的陰極催化層的電化學活性面積比噴涂在膜上的陰極催化層的電化學活性面積高出42.5﹪，在90℃時前者的電池性能高于后者的電池性能，但是在30℃時前者卻低于后者，這可能是由于轉壓法制備的陰極催化層外表面形成Nafion薄膜，造成電池傳質能力下降，導致低溫