质子交换膜燃料电池用非晶合金双极板的研究

发布时间：2021-02-19 03:13

　　双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一,其机械强度、接触电阻、耐腐蚀性能影响着燃料电池的应用与发展。非晶合金作为一种高强度的非晶态金属材料,无需通过传统金属的表面改性处理流程,就具有优异的电接触性能和耐电化学腐蚀性能,是制作双极板的潜在理想材料。因此,本文提出以组分为Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅的非晶合金作为双极板的制造材料,并对非晶合金双极板的材料特性、流场结构和单电池性能进行研究分析。本文通过铜模吸铸法制备了化学成分为Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅的非晶合金,对其结构和热力学性能进行了检测。在模拟的燃料电池运行条件下,测量了非晶合金与304L不锈钢的电化学腐蚀行为和接触电阻。实验结果表明Zr基非晶合金的耐腐蚀性能和电接触性能远胜于304L不锈钢材料。在有限元分析软件ANSYS FLUENT和COMSOL Multiphysics中建立了流场、温度场、电场、电化学场多场耦合的氢燃料电池仿真模型,对非晶合金双... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

PEMFC单电池结构示意图

阴极催化层上生成的反应产物水，无论是气体或液体的形式，都会进入双极板的流道之中，以方便从电池中去除。子交换膜交换膜允许质子自由扩散，但阻止电子的流动，这种特性对燃料电要。全氟磺酸自被发现以来已成为质子交换膜的标准材料。氟聚合全氟磺酸优良的化学稳定性。磺酸末端的侧链可以使水被轻易吸附输。由于水分子削弱了质子和磺酸基团之间的键，使得质子可以沿构，因此膜中的水越多，它的质子传导性就越好。FC 单电池工作电压较低（1V 以下）、功率较小，难以满足大功率。因此实际应用中需要将十至数百个电池单元堆叠起来组成电池堆单电池结构之间由双极板连接，实现电路的串联。双极板两面具有的通道，多板之间通过气路并联实现均匀供气。

图 1-3 质子交换膜燃料电池截面示意图燃料电池工作时，电池的阳极和阴极通过双极板分通过多孔扩散层后，在催化层中的催化剂微粒 (Pt、化反应[4]：2H 2 H 2e 电子通过外电路传导至阴极，产生的质子(H+)在燃料阴极，与阴极通入的氧气在催化剂作用下发生还原2 212 22O H e H O 料的发展及研究现状子交换膜燃料电池的主要组件，它为反应气体提供流、分隔反应气体、结构支撑、提供冷却通道等作用

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
[1]Zr基块体非晶合金电塑性变形行为的研究[D]. 顾家昌.华中科技大学 2015
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本文编号：3040520