质子交换膜燃料电池关键材料发展现状综述

氢能作为清洁的二次能源,是我国实现“双碳”目标的重要载体。燃料电池作为一种高效的发电技术,已成为氢能利用的主要方式。质子交换膜燃料电池具有反应动力学快、启动温度低等特点,有望成为车载动力装置主要发展方向,但因受催化剂、气体扩散层、质子交换膜和双极板等关键材料成本和性能的制约,距离规模商业化应用仍有一定距离。本文通过对质子交换膜燃料电池关键材料的发展现状及商业化情况进行研究,对比不同产品的优劣势,对未来燃料电池产业的进一步发展提供参考。     

车用质子交换膜燃料电池膜电极边框研究进展

膜电极边框是膜电极的重要组成部分，随着燃料电池的发展，膜电极边框也越来越受到重视。对目前边框应用的材料进行了总结，将膜电极边框的结构按照使用边框的层数进行了分类，阐述了每种边框结构的封装方式。对边框测试方法进行了综述，对比了不同边框材料的物理性能，分析目前聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）材料成为主流的原因，并对边框不同胶层的耐久性做了试验。试验结果表明，压敏胶层的耐久性能更好。     

质子交换膜燃料电池核心部件分析

对质子交换膜燃料电池工作原理、结构进行分析,重点对质子交换膜燃料电池的双极板、质子交换膜、电催化剂、膜电极关键部件进行分析研究,质子交换膜燃料电池生产成本高是影响商业化普及的重要原因,未来随着质子交换膜燃料电池技术的进步,生产成本将大幅度降低,有望在汽车产业得到广泛应用。     

质子交换膜燃料电池气体扩散层研究进展

气体扩散层(GDL)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的重要组件,在燃料电池电堆中起到电子传导、反应气体传输、电堆水热管理的作用.近年来,随着质子交换膜燃料电池的开发和应用愈发广泛,气体扩散层的开发已成为加快燃料电池产业落地的关键因素.重点阐述了质子交换膜燃料电池气体扩散层的市场发展、制备技术及工艺优化问题,评价了最新...     

车用质子交换膜燃料电池交变温度条件下的膜电极受力分析*

为了研究车用质子交换膜燃料电池实际工作过程中膜电极所受温度应力及其对膜电极物理耐久性的影响,首先通过整车动力系统模型仿真研究了外负载变化条件下蓄电池容量对电堆输出功率波动的影响,利用燃料电池热力学模型仿真得到电堆功率波动条件下燃料电池工作温度的波动情况,并导入有限元仿真模型,分析膜电极内部温度应力变化情况。由仿真结果可知,膜上微裂纹端部在温度作用下会出现集中应力,且裂纹在膜电极中的延展是逐渐加速的过程。在环境箱中对膜电极样件进行了温度循环加载试验,验证了温度应力仿真所得结论的正确性。     

质子交换膜燃料电池气体扩散层测评技术研究

以质子交换膜燃料电池为代表的氢能利用技术为实现“双碳”目标提供了重要解决方案,气体扩散层作为燃料电池的核心组件之一,承担了传输反应物及反应产物、导电、导热等具体功能,在工作过程中蕴含着“气—水—热—电—力”复杂多物理场的共同作用,其性能直接影响到燃料电池整体输出特性。因此,开展燃料电池气体扩散层测评技术研究对于提供气体扩散层的设计选型,支撑行业产品横向对比,指导产品正向开发具有十分重要的实践意义。     

车用燃料电池质子交换膜研究进展

氢燃料电池汽车被认为是真正的环保新能源清洁动力汽车,质子交换膜作为其核心部分,它性能的好坏直接影响着燃料电池的性能与使用寿命。文章介绍了三类质子交换膜的研究情况,并提出静电纺丝技术能够通过控制材料形态来调整材料性能,在质子交换膜生产领域具有广阔的前景;发掘能够多方面提升质子交换膜性能的材料或者将多种填料复合改性将成为质子交换膜领域新的研究方向;为车用质子交换膜领域提供了新思路。     

质子交换膜燃料电池关键技术的研究进展

质子交换膜燃料电池（PEMFC）具有高效节能、环境友好、比功率高及起动快等优点,越来越受到各国关注。文章重点叙述了PEMFC关键技术的研究进展,主要包括质子交换膜（PEM）、电催化剂和双极板的研究进展。开发新型质子交换膜材料并改进其制备工艺;提高催化剂性能,降低铂金属用量,寻找廉价合适的非铂族催化材料;选择合适的双极板材料及先进的制备工艺是今后质子交换膜燃料电池关键技术的发展方向。     

车用质子交换膜燃料电池电堆耐久性问题研究综述

近年来,在国内外研究人员的不懈努力下,燃料电池技术取得了长足的进步。但是,耐久性差和可靠性不足,仍然是阻碍其大规模商业化的重要因素。现阶段针对燃料电池性能衰减问题的研究,从关键组件到核心材料,有很多新的观点、规律和机理,已经得到大家的认可。然而,燃料电池内部微观层面的复杂的结构蠕变和粒子传输特性衰变,依然模糊不清。本文主要介绍了燃料电池的基本原理,以及在典型车载燃料电池工况包括启-停工况、怠速工况、动态负荷工况、额定功率工况和过载工况下的衰减过程机理。这些研究成果的综述,对质子交换膜燃料电池堆耐久性机理研究及耐久工况的设计实施具有重要意义。     

车用质子交换膜燃料电池水分布分析

对车用质子交换膜燃料电池进行水管理能够提高电池的性能,对于氢燃料电池车的推广具有重要意义。了解质子交换膜燃料电池中水浓度分布的规律是对电池进行水管理的基础,文章对电池工作温度及放电电压对水浓度分布的影响进行了探究,首先依托COMSOL Multiphysics搭建直流道质子交换膜燃料电池单体模型;其次分别改变单体电池模型的工作温度以及放电电压,对模型进行仿真计算,得到不同电池工作温度及放电电压下电池中水分布的规律。结果表明,随着温度的升高,质子交换膜表面的含水量下降;放电电压升高时,质子交换膜表面的水含量大幅下降。在实际应用中,应在适宜范围内尽量提高电池的工作温度,综合考虑电池性能问题,采用较低的工作电压,这有利于保持电池内部的水平衡。     

车用质子交换膜燃料电池系统技术现状

详细介绍了车用质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统的组成,描述了目前国内外PEMFC系统的技术状态及技术指标.     

车用质子交换膜燃料电池系统技术评估与分析

根据当前车用质子交换膜燃料电池系统技术现状与相关研究活动,对电堆功率密度、成本指标、系统寿命、冷起动、储氢技术和燃料电池模块化等相关技术方案进行评估与分析。     

车用质子交换膜燃料电池堆阴极进气系统模拟及优化

车用质子交换膜燃料电池堆进气系统的布置对其性能有着重要的影响。将实际燃料电池阴极进气系统进行简化,采用Fluent软件对不同的阴极进气形式进行模拟分析。结果表明,采用两头双进口进气的布置方案或者高压系统可以使得电堆内的不均匀性得到显著改善,但采用高压系统会导致电堆效率下降。     

质子交换膜燃料电池催化剂研究进展

降低催化剂成本、提高催化剂性能是燃料电池汽车实现商业化的前提。本文结合质子交换膜燃料电池关键材料催化剂的现状,主要从铂基催化剂、其他贵金属催化剂和非铂基催化剂对质子交换膜燃料电池催化剂研究进展和热点进行分析及展望。     

车用质子交换膜燃料电池典型工况的试验研究

针对发动机的典型工况,对车用低压燃料电池堆性能的影响因素进行了试验研究。怠速工况主要研究不同进气湿度、不同空气过量系数及不同进气压力对电堆性能的影响;额定工况主要研究过饱和增湿下积水对电堆性能的影响。结果表明:适当的过饱和增湿以及增加电堆的进气压力能改善电堆的怠速性能;在高负荷高湿度的情况下,电堆内部存在积水现象,影响电堆单片电压的一致性。     

质子交换膜燃料电池系统仿真研究

本文搭建PEMFC系统仿真模型,将空压机、电堆等部件按照物理特性进行抽象化,通过自定义工况进行拉载仿真。研究发现,该模型能够较好地反映出PEMFC系统的动态响应特性,具有较高的准确性,对PEMFC系统控制策略研究以及掌握其中机理有积极推动的作用,有助于改善PEMFC的设计。     

质子交换膜燃料电池电堆水传输机理综述

质子交换膜燃料电池是一种直接将储存在H2的化学能经与O2反应转化成电能、热能和水的电化学装置.它不受卡诺循环的限制,转化效率高,可以长时间连续运行,具有运行温度低、功率密度高、响应快、启动快、稳定性好以及当使用纯氢气时不会造成环境污染等特点,是未来汽车的理想动力装置之一.合适的湿度条件是燃料电池健康高效运行的必要条件,...     

车用质子交换膜燃料电池水含量估计方法综述

质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）进行水管理的目的,是保证电池内部始终处于水平衡状态,实现长期稳定工作并且保持最高输出性能。精细的水管理策略依赖于电池内部的水含量状态准确量化的评估方法。总结归纳了目前国内外PEMFC水含量的估计方法,概括为基于模型以及基于试验的两种方法;在对比分析现有估计方法优缺点的基础上,提出进一步研究的重点及方向。对车用PEMFC水含量在线估计的研究具有重要的理论基础及工程应用价值。     

俄罗斯质子交换膜燃料电池研发概况

俄罗斯正在研发质子交换膜燃料电池氢化酶催化剂替代铂催化剂、降低铂使用量、减少CO2对燃料电池催化剂中毒影响、研究开发纳米碳和小型天然气重整器制氢等。