聚電解質(zhì)膜燃料電池(PEMFC)往高溫發(fā)展是一個趨勢,因為這可以解決目前低溫PEMFC面臨的主要問題,如CO耐受性差、加濕系統(tǒng)復(fù)雜、熱附加值低等。其中,基于磷酸(H₃PO₄)摻雜聚苯并咪唑(PBI)的高溫膜燃料電池(HT-PEMFC)是目前最成功的體系。然而,HT-PEMFC體系中氧還原反應(yīng)(ORR)效率低下,造成貴金屬鉑(Pt)催化劑用量較高,極大增加了電池成本,成為了其現(xiàn)實應(yīng)用的嚴(yán)重阻礙。因此,提高催化劑利用效率,降低Pt用量,同時保持優(yōu)越的電池性能對于推動HT-PEMFC商業(yè)化進(jìn)程具有重要意義。本文從提高電極反應(yīng)效率和降低電極Pt載量出發(fā),開展了HT-PEMFC新型結(jié)構(gòu)氣體擴散電極(GDE)的研究和開發(fā)工作,同時對HT-PEMFC性能衰減的診斷方法進(jìn)行了初步研究。首先,我們提出了一種免微孔層電極結(jié)構(gòu)與低Pt含量催化劑相結(jié)合的策略,以同時保持GDE低傳質(zhì)阻力和高Pt利用率,從而達(dá)到降低HT-PEMFC鉑用量并保持其優(yōu)越性能的目的。結(jié)果表明,采用這種策略可以將電極的Pt負(fù)載降低至0.2mg cm^-2,且仍顯示出最大的P...

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1HT-PEMFC（實驗室自制）處于平衡狀態(tài)下的性能曲線

高溫膜燃料電池低鉑載量電極開發(fā)和穩(wěn)定性診斷研究12圖2.1HT-PEMFC（實驗室自制）處于平衡狀態(tài)下的性能曲線。Fig.2.1PerformancecurveofHT-PEMFC(lab-made)inequilibrium.內(nèi)部電流和滲透損失：主要是燃料通過電解質(zhì)時的浪費導(dǎo)致....

圖3.2催化劑Pt含量對于不同Pt載量的免微孔層電極的性能的影響

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文23觸，從而影響歐姆電阻和傳質(zhì)性能。所以，應(yīng)謹(jǐn)慎選擇具有較低Pt含量的合適催化劑，以實現(xiàn)HT-PEMFC的卓越性能和低Pt負(fù)載。3.4討論3.4.1單電池性能低Pt含量的催化劑很少用于制造HT-PEMFC的常規(guī)GDE，因為Pt含量低的催化劑會導(dǎo)致CL變厚。在一....

圖3.3不同Pt/C催化劑在（a）0.5mgcm-2，（b）0.3mgcm-2，（c）0.2mgcm-2，（d）0.1mgcm-2的Pt載量下免微孔層電極構(gòu)成的HT-PEMFCs在0.6V時的阻抗

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文25f）看到。可以看出，催化劑中Pt的含量對電極的歐姆電阻有明顯的影響，特別是當(dāng)Pt負(fù)載低的時候。其中，免微孔層結(jié)構(gòu)結(jié)合高Pt含量催化劑（40%Pt/C）的GDE的對Pt載量非常靈敏。當(dāng)Pt載量從0.5mgcm-2降至0.3mgcm-2，歐姆電阻提高了~40%....

圖3.4不同GDE和HT-PEMFC在0.4Acm-2and1.0Acm-2電流密度下由（a，d）歐姆極化

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文27圖3.4不同GDE和HT-PEMFC在0.4Acm-2and1.0Acm-2電流密度下由（a，d）歐姆極化（b，e）活化極化和（c，f）傳質(zhì)極化造成的電壓損失。Fig.3.4Voltagelossesoriginatedfrom(a,d)ohmicpola....

本文編號：3980865