國產(chǎn)材料燃料電池膜電極的制備與性能研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)具有高能量密度、運(yùn)行溫度低和穩(wěn)定性能好等優(yōu)點(diǎn)，在航天、潛艇、電動(dòng)車等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。為使PEMFC能夠早日實(shí)現(xiàn)商品化生產(chǎn)，各國科研工作者正在致力于相關(guān)材料的研究，力圖降低PEMFC成本，提高PEMFC的性能。其中，膜電極(MEA)的關(guān)鍵材料與技術(shù)，成為制約PEMFC實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化的主要因素，對PEMFC膜電極的關(guān)鍵材料及其制備方法的研究，具有重要的實(shí)用價(jià)值和理論意義。 本文選擇以氫氣為燃

2、料、空氣為氧化劑的車用質(zhì)子交換膜燃料電池的條件為測試條件，旨在研究國產(chǎn)PEMFC的核心材料以及全國產(chǎn)材料燃料電池膜電極在商業(yè)化進(jìn)程和現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用的前景。 在國產(chǎn)燃料電池核心材料選取方面，本文做了包括質(zhì)子交換膜、碳紙、Pt/C催化劑在內(nèi)核心材料的性能研究。對國內(nèi)商業(yè)化或者半商業(yè)化的核心材料進(jìn)行橫向性能對比，并與當(dāng)前普遍使用的進(jìn)口核心材料進(jìn)行對比。通過微觀表征以及電池的極化曲線分析國產(chǎn)燃料電池核心材料與進(jìn)口材料在構(gòu)造和性能上的差異，并

3、選取出性能優(yōu)異的國產(chǎn)燃料電池的核心材料。 在膜電極制備方面，通過對MEA的制作過程及發(fā)電性能測試，確定了適合國內(nèi)核心材料的制備方法。用該種方法制備MEA，并通過電池的極化曲線等方法深入研究了膜電極制備條件、組分含量等對電池性能的影響。使用改進(jìn)后的工藝制備全國產(chǎn)材料的膜電極電池性能提高30％，并進(jìn)行放大實(shí)驗(yàn)，在常用電流密度下，電池性能下降很小。 綜上所述，本論文工作對指導(dǎo)選取低廉優(yōu)異的國產(chǎn)燃料電池關(guān)鍵材料、質(zhì)子交換膜燃料電