HT-PEMFC性能试验及阴极电化学反应分析

发布时间：2021-04-14 05:12

　　质子交换膜（PEM）燃料电池是一种将氢能通过电化学反应转化为电能的装置,具有低污染、低噪声、效率高、操作方便等优点,被称为第四代发电技术。高温质子交换膜燃料电池（HT-PEMFC,工作温度180℃左右）是质子交换膜燃料电池中的一种,它可以降低CO等杂质的中毒问题,也可以简化电池内水管理问题,但燃料中的有毒杂质仍会对电池造成毒化。电极电化学反应是HT-PEMFC特性最重要的因素,大量文献采用试验方法研究了电极电化学反应材料和基本过程,但对质子交换膜燃料电池阴极中氧气还原反应过程和路径的模拟研究还较少。论文采用试验和模拟的方法研究了燃料中有毒杂质对电池电极阻抗的影响和电池阴极氧气还原反应路径及反应机理,为高温质子交换膜燃料电池进一步研究和将来的应用提供依据。本文通过查阅大量国内外燃料电池相关文献,总结了燃料电池的发展史、特性和分类,介绍了 HT-PEMFC的结构及关键零件,重点阐述了 HT-PEMFC的工作原理及研究进展。根据PEM燃料电池性能特性,搭建了燃料电池测试系统,介绍了测试系统的硬件组成、软件组成、操作步骤以及对测试结果的处理方法。本文组装了 HT-PEMFC单体,运用搭建的燃料... 

【文章来源】：沈阳建筑大学辽宁省

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

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?２００ｄＢ??噪声（设备ｌｍ处）??图１．１不同发电装置的噪声比较??Ｆｉｇ．?１．１?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐｏｗｅｒ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｄｅｖｉｃｅｓ?ｎｏｉｓｅ??６〇－?广?ｓｏｆｃ＾－＾７??（?．ｙ?机联合发电??裳?ｆ?１?ＰＡＦＣ??＃４０?－?ＰＲＭＦＣ?Ｊ?，??靶??然汽机??３０：??２〇?｜?｜?｜?ｉ?｜?｜?｜?｜?｜?｜?ｌ??１００?１?０００?１０?０００?１００?０００?１?０００?０００??设备稗ＨＷ??图１．２各种发电方式在不同规模时的效率??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ?ｏｆ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｐｏｗｅｒ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄｓ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｃａｌｅｓ??

稳定性和化学稳定性良好；⑤良好的力学性能。目前对于常温燃料电池来说，不管是??ＰＥＭＦＣ还是ＤＭＦＣ，使用的ＰＥＭ几乎都是由美国杜邦公司生产的全氟磺酸膜（Ｎａｆｉｏｎ），??全氟磺酸膜结构如图１．４所示［８１，它是由碳氟主链和带有磺酸基团的醚支链构成的。Ｎａｔｉｏｎ??膜具有机械强度高、初性好、化学稳定性和热稳定性好、质子电导率高等优点，但同时也??具有成本高、高温性能差等缺点。??对于高温质子交换膜燃料电池（ＨＴ－ＰＥＭＦＣ）来说，其工作温度为１８０°Ｃ左右，远远超??出了?Ｎａｆｉｏｎ膜的承受范围，因此目前大多数ＨＴ－ＰＥＭＦＣ采用热稳定性良好的聚苯并咪唑??（Ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ，ＰＢＩ）作为高温燃料电池的电解质，ＰＢＩ的分解温度为４０（ＴＣ以上⑵，??其结构如图１．５所示ＷＩ。另外，掺杂无机酸后，ｐｂｉ成为当前公认最适合作为高温ＰＥＭ的??材料１＾１。其允许的燃料电池运行温度高达２〇（ｒｃ，并且无需加湿［１３］。??


本文编号：3136730