在電堆中,一個典型的質子交換膜燃料電池(見圖1-1)單元包含以下組件:圖1-1　質子交換膜燃料電池示意圖(1)離子交換膜。(2)導電多孔擴散層。(3)在膜和擴散層之間的催化劑(電極)。(4)電池連接件和雙極板。雙極板是反應氣體的流動通...[繼續(xù)閱讀]

    有機陽離子交換膜是一種有機高聚物膜,最初被WilliamT.Grubb于1957年應用于燃料電池。這些嘗試最終實現(xiàn)了現(xiàn)代質子交換膜燃料電池系統(tǒng)的發(fā)展。質子交換膜將燃料和氧化劑分隔在兩側電極中。它是一種離子導體聚合物,其離子基團提供...[繼續(xù)閱讀]

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

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

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

    電化學反應中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是參與反應的電子數(shù);F是法拉第常數(shù)(96487庫侖/摩爾電子);E是電池的理想電勢。Gibbs自由能變化也可表示如下:ΔG=ΔH-TΔS(1-2)式中...[繼續(xù)閱讀]

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

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

    1)Pt表面的ORR反應機理目前陽極Pt顆粒表面上的HOR機理已被詳盡研究,然而陰極Pt顆粒表面上的ORR具體機理卻還不是很清楚,普遍認為Pt表面的ORR過程主要是一個包含多步驟的四電子還原反應過程,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ORR的Pt顆粒尺寸效應研究顯示,以提高Pt質量比活性為目的,進一步降低Pt顆粒至3nm以下是沒有意義的,只有通過提高表面Pt的面積比活性才能進一步改善催化劑Pt的質量比活性,以期滿足PEMFC的應用要求。而改變表面Pt面積比...[繼續(xù)閱讀]