摘要：介绍了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的工作原理,并通过分析气体扩散层材料的性能要求,设计了一条制备高性能碳纤维纸的技术路线。对制得的碳纸样品进行了显微结构和基本性能的表征,同时还将它应用于PEMFC的单电池中进行综合性能的测试,测试结果表明,按照这种技术路线制得的碳纤维纸在性能上基本能满足PEMFC的使用要求。

摘要：质子交换膜是新型燃料电池的关键组件之一.以Nafion为代表的商用全氟磺酸质子交换膜成本较高、操作温度较低,限制了宽温度范围下的大规模应用.金属有机框架材料(Metal Organic Framework, MOFs)因其比表面积大、结构规整、可设计性强等优点,在质子交换领域备受关注.作者从三方面综述了MOFs质子导体的相关研究.第一部分主要介绍了MOFs传导质子的作用机理;第二部分从有水/无水条件下工作的两种不同MOFs出发综述了MOFs质子导体的相关发展;第三部分系统回顾了MOFs质子交换膜的相关研究,包括MOFs薄膜与MOFs混合基质膜结构.最后指出了MOFs质子导体及其质子交换膜研究中尚未解决的问题,并展望该领域的未来研究方向.

摘要：燃料电池模型研究对于揭示电池内部各种传递现象、优化结构设计、改善电池性能具有重要的作用。利用质子交换膜燃料单池三维稳态、非等温模型,研究不同扩散层孔隙率对质子交换膜燃料电池性能的影响。模型考虑了质量、动量、能量、组分、电荷守恒方程和电化学反应动力学方程等影响因素。模拟结果表明高孔隙率能促进气体的扩散过程、降低气体浓度梯度、降低脊部效应、降低电流密度梯度,从而提高燃料电池性能。

摘要：设计了一种新型的质子交换膜燃料电池的静态排水结构。与动态排水结构相比 ,该结构可以不另加电池增湿系统 ;当反应气为纯氢和纯氧时 ,可实现尾气零排放 ,特别适用于水下和航天应用。通过实验考查了电池温度和介质压力对静态排水结构燃料电池的影响 ,并进行了 3 0 0h的寿命实验 ,在实验范围内此结构运行稳定。

摘要：研制了制氢量为0.3 Nm^(3)/h,输出压力为3.0 MPa的差压PEM(质子交换膜)水电解制氢装备,并测试分析了装置的电化学、气体纯度和水电解过程中质子膜内水分迁移等方面的性能。结果表明:装置在压力3.0 MPa、温度45℃、电流密度1 A/cm^(2)工况下,小室平均电压为1.843 V,氧中氢体积分数浓度为14 500×10^(-6),排水与氢气物质的量之比为4左右。结论:电池堆电化学特性及氢气安全性均满足设计要求,提升电堆极板的表面状况和导电性能将提高电堆整体能效。阴极出水低压释氢以及原位催化除氢,是降低氧中氢浓度、保障安全的有效途径。差压下水分传输系数与电流密度成正比关系,而等压下成反比关系,且差压下的值小于等压的值。

摘要：基于溶解-扩散机理,设计和组装了甲醇扩散装置,采用气相色谱法分析甲醇透过质子交换膜的浓度变化,进而计算出质子交换膜的甲醇透过系数.本测量方法测量结果准确可靠,实验装置简单,操作方便.

摘要：针对某千瓦级质子交换膜燃料电池(PEMFC),简单介绍了质子交换膜燃料电池,搭建了燃料电池系统,设计了燃料电池系统通讯网络。为了使系统维持输出电压稳定及具有较好的输出特性,对搭建的燃料电池系统进行控制。在MATLAB/Simulink中搭建燃料电池系统的控制算法,通过实验测的数据进行验证分析,表明系统具有较好的实用性。

摘要：作为氢燃料电池的能量来源,氢气的纯度及杂质含量都极大地影响着电池的寿命、效率和安全等性能,准确测定燃料氢气的纯度和杂质含量是极其重要的。为此,阐述了现行质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气产品标准所涉及的水分、总烃、氧、氦、氮、氩、一氧化碳、二氧化碳、总硫、甲醛、甲酸、氨、总卤化物和颗粒物等14类杂质组成的各种分析方法的原理、适应性、方法优缺点和研究进展,并进行了比较分析。研究结果表明:①直接采用露点法、电子法、石英晶体振荡法和光腔衰荡光谱法等现行国家标准方法测量水分;②采用配备热导检测器、火焰离子化检测器和甲烷转化炉组合的气相色谱仪,并设计多阀多柱流程可以实现一台气相色谱仪测量总烃及无机杂质组分;③采用低温富集技术与带硫化学发光检测器的气相色谱仪联用的方法进行氢气中总硫的准确测量;④采用预富集技术和傅里叶变换红外光谱仪或者气相色谱—质谱仪器联用的方式测量甲醛和甲酸组分;⑤采用傅里叶变换红外光谱、光腔衰荡光谱等原理的分析仪器测量氨;⑥现有国家标准方法还无法满足总卤化物参数的检测要求,亟需开展方法研究,实现在一套分析仪器上完成有机和无机卤化物的全卤素分析;⑦采用装有聚四氟乙烯的耐高压过滤器的方法进行氢气中颗粒物的在线取样测量。进而提出建议:①对氢气中杂质的来源和组分根据制氢工艺不同划分为型式检验项目和出厂检验项目,在保证质量的前提下节约质检费用;②加大光腔衰荡光谱、光声光谱等新型检测原理分析仪器核心器件国产化力度,尽快建立拥有自主知识产权的燃料电池用氢质量分析方法标准体系,以降低检验成本、提高检测效率。

摘要：合成一种含三个苯环的新型磺化聚芳醚.采用特殊单体结构的设计,在聚合物主链上引入甲基取代基对主链进行保护.用氯磺酸直接磺化方法在聚芳醚高分子侧基上引入磺酸功能基,实现了聚合物磺化结构的可控定位合成,得到了磺酸基在侧链上的磺化聚芳醚.通过核磁共振(1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)和元素分析(EA)等方法,对其结构进行表征.

摘要：高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFCs)由于具有简洁的水热管理,高的一氧化碳耐受性而具有广阔的应用前景。高温质子交换膜(HTPEMs)作为HT-PEMFCs的核心组件,在很大程度上决定了HT-PEMFCs的性能与使用。本文针对如何改善高温质子交换膜的溶解加工性以及质子传导性进行了综述。主要介绍了主链结构设计、共混、接枝、交联、复合掺杂、膜形态修饰等方法,并提出了目前高温质子交换膜燃料电池所面临的挑战。