高温质子交换膜燃料电池性能的实验研究

发布时间：2017-03-22 05:02

  本文关键词：高温质子交换膜燃料电池性能的实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高温质子交换膜燃料电池是近十几年来发展起来的新型质子交换膜燃料电池技术,它具有电化学反应活跃、水热管理简单、废热利用率高、CO的耐受性好等优点,因此受到了广泛的关注。对于高温质子交换膜燃料电池的研究主要分为两个方面：第一个方面是高温质子交换膜燃料电池的关键组件—高温质子交换膜材料方面的研究,主要集中在对传统非高温质子交换膜的改造和研究合成新型高温质子交换膜。第二个方面是操作条件包括电池温度、压力和化学计量比等因素对于高温质子交换膜燃料电池性能的影响。其中,OPBI型膜经过酸化处理后具有较好的机械性能,化学性能和电化学性能,可以满足高温质子交换膜燃料电池的需要。本论文通过实验的方法对酸化处理后的OPBI膜及其组装的电池进行膜材料和操作条件方面的研究。 本论文第一部分是膜材料方面的研究,使用两种不同的酸化处理方式对OPBI膜进行酸化处理,通过实验对经过酸化处理的OPBI膜样品的膜尺寸、吸水率、酸掺杂程度、表面形貌、热稳定性和拉伸性能等膜材料的性能进行了测定。实验结果表明经过磷酸酸化处理的OPBI膜的吸水率较好,经过多聚磷酸酸化处理的OPBI膜酸掺杂程度较高。表面形貌方面发现酸化处理过程中进行加热可以使吸附的酸在膜表面的分布更加均匀。经过酸化处理的OPBI膜在450℃之前具有良好的热稳定性,经过多聚磷酸酸化处理的OPBI膜在100℃之后,会出现连续的酸损失情况,经过磷酸酸化处理的OPBI膜在200℃之后才会出现酸损失情况,证明经过磷酸酸化处理的OPBI膜在200℃以内是非常稳定的。拉伸测试方面,经过多聚磷酸处理的OPBI膜的机械强度要更强。而质子传导率方面,经过磷酸处理的OPBI膜要更好。 本论文第二部分是操作条件对高温质子交换膜燃料电池性能的影响,通过单电池性能测试发现温度对质子交换膜燃料电池性能有重要的影响。电池稳态性能随着温度的升高而升高。操作压力可以有效地降低电池的传质电阻,电池的功率密度和电流密度随着操作压力的升高而升高。化学计量比的变化对高温质子交换膜燃料电池的稳态性能影响不大。
【关键词】：高温质子交换膜燃料电池 酸掺杂 OPBI膜 膜材料性能 操作条件
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM911.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 引言9-10
• 第二章 绪论10-24
• 2.1 燃料电池10-14
• 2.1.1 燃料电池发展历史10-11
• 2.1.2 燃料电池的分类和特点11-14
• 2.2 质子交换膜燃料电池14-17
• 2.2.1 质子交换膜燃料电池的结构14-16
• 2.2.2 质子交换膜燃料电池的工作原理16-17
• 2.3 高温质子交换膜燃料电池17-18
• 2.4 高温质子交换膜燃料电池研究现状18-22
• 2.4.1 对于膜材料方面的研究18-20
• 2.4.2 对于操作条件方面的研究20-22
• 2.5 本文工作22-24
• 第三章 高温质子交换膜材料实验24-32
• 3.1 实验准备部分25-27
• 3.1.1 实验材料25-26
• 3.1.2 膜的预处理26-27
• 3.2 膜吸水率测定27
• 3.3 膜的酸掺杂程度测定27-28
• 3.4 膜表面形貌实验28-29
• 3.5 膜热重分析实验29-30
• 3.6 膜拉伸性能实验30-31
• 3.7 膜质子传导率测定31
• 3.8 本章小结31-32
• 第四章 高温质子交换膜燃料电池性能实验32-38
• 4.1 质子交换膜燃料电池性能实验装置32-36
• 4.1.1 测试用单电池32-33
• 4.1.2 非高温质子交换膜燃料电池用膜电极33-34
• 4.1.3 高温质子交换膜燃料电池用膜电极的制备34-35
• 4.1.4 燃料电池测试系统35-36
• 4.2 质子交换膜燃料电池性能实验步骤36-37
• 4.3 本章小结37-38
• 第五章 结果与讨论38-60
• 5.1 膜材料实验结果分析38-55
• 5.1.1 膜尺寸数据分析38-39
• 5.1.2 膜吸水率分析39-40
• 5.1.3 酸掺杂程度分析40-41
• 5.1.4 膜表面形貌分析41-51
• 5.1.5 膜热重分析51-52
• 5.1.6 膜拉伸性能分析52-54
• 5.1.7 膜质子传导率分析54-55
• 5.2 单电池测试结果分析55-60
• 5.2.1 温度对质子交换膜燃料电池性能的影响55-57
• 5.2.2 压力对高温质子交换膜燃料电池性能的影响57-58
• 5.2.3 化学计量比对高温质子交换膜燃料电池性能的影响58-60
• 第六章 结论60-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-68
• 附录A68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：260884