聚噻吩薄膜改性质子交换膜燃料电池用超薄炭纸
本文选题:超薄炭纸 + 聚噻吩薄膜 ; 参考:《炭素技术》2017年05期
【摘要】:为提高质子交换膜燃料电池用超薄炭纸的力学性能,采用电化学聚合法在高通量超薄炭纸(0.339 g·cm~(-3),0.13 mm)内部原位聚合聚噻吩薄膜,制备聚噻吩薄膜改性超薄炭纸(PTCP)。通过红外光谱仪(FT-IR)和扫描电镜(SEM-EDS)分析表征了PTCP的结构和形貌特征,并对其物理性能和其作为气体扩散层的质子交换膜燃料电池的电池性能进行测试。结果显示,所制备的聚噻吩薄膜包覆在炭纤维、基体炭-炭纤维节点上,在炭纸内部形成厚度均匀的薄膜网络,且厚度随聚合电流增大仅从119 nm增厚至574 nm,使PTCP保留了高通量超薄炭纸的孔隙结构;这种包覆型薄膜网络结构能有效提高炭纸的力学性能。PTCP相比同密度普通超薄炭纸(CP1)具有更好的力学性能和透气性,聚噻吩薄膜厚度约为422 nm时,PTCP拉伸强度(39.63MPa)比CP1高出45%,透气率(2 959 m L·mm·cm~(-2)·h~(-1)·mm Aq)比CP1高出13.2%,PTCP所制备的质子交换膜燃料电池最高功率密度(728 m W·cm~(-2))较CP1高出25.3%。
[Abstract]:In order to improve the mechanical properties of ultrathin carbon paper used in proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), in situ polymerization of polythiophene thin film in high flux ultrathin carbon paper (0.339 g / cm ~ (-1) ~ (3) ~ (13 mm) was carried out by electrochemical polymerization. The structure and morphology of PTCP were characterized by FTIR and SEM SEM-EDS. The physical properties of PTCP and the performance of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) as gas diffusion layer were tested. The results showed that the polythiophene film was coated on the carbon fiber and the carbon fiber node of the substrate formed a uniform thin film network inside the carbon paper. The thickness increases only from 119nm to 574nm with the increase of polymerization current, which makes PTCP retain the pore structure of high-throughput ultra-thin carbon paper. This coated membrane network structure can effectively improve the mechanical properties of carbon paper. PTCP has better mechanical properties and gas permeability than ordinary ultra-thin carbon paper with the same density. When the thickness of PTCP is about 422nm, the tensile strength of PTCP is 39.63MPa) and the permeability of PTCP is 45mm higher than that of CP1. The permeability of PTCPs is 2 959 m L mm / cm ~ (-2) hu ~ (-1) mm).) the maximum power density of proton exchange membrane fuel cells prepared by CP1 is 13.2mm higher than that of CP1 (728 MW / cm ~ (-2). The maximum power density of PTCP is 25.3% higher than that of CP1.
【作者单位】: 中南大学粉末冶金国家重点实验室;
【基金】:国家重点研发计划子课题超薄炭纸研发(2016YFB0101205)
【分类号】:TM911.4
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,本文编号:1832567
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