微型PEM燃料電池膜電極的研究.pdf

1、本文對微型PEM燃料電池MEA的制備、優(yōu)化及應用等進行了研究，包括：(1)MEA的制備及優(yōu)化研究；(2)考察微型PEM燃料電池運行條件對MEA性能的影響；(3)MEA在基于PCB技術(shù)的微型PEM燃料電池中的應用。 首先，對MEA的制備及優(yōu)化研究，主要從熱壓工藝參數(shù)、催化層組分優(yōu)化、擴散層和質(zhì)子交換膜的選擇等方面考慮的。具體工藝參數(shù)如下：MEA成型的主要工藝參數(shù)：熱壓溫度為135℃～150℃，熱壓時間為t1=30s、t2=90s，

2、熱壓壓力為4MPa～6MPa；催化層組分參數(shù)控制：Nafion優(yōu)化量為1.0mg/cm2，PTFE含量為10wt％，Pt載量在0.4mg/cm2左右；擴散層參數(shù)控制：采用透氣性能好、導電率高、憎水性適中的碳紙制備的MEA性能最佳；質(zhì)子交換膜厚度控制：Nafion1135是微型PEM燃料電池膜電極較為合適的質(zhì)子交換膜。采用上述優(yōu)化工藝制備的MEA組裝成電池峰值功率密度達到115mW/cm2，極限電流密度為440mA/cm2。 其次

3、，考察μPEMFC運行條件對MEA性能的影響，得到了MEA在不同條件下的性能比較。其結(jié)論如下：合適的氫氣流量為0.01L/min，電池放置的方向性對MEA性能影響甚微，對流、環(huán)境溫度的上升均有利于提高MEA的性能，開孔率為50％、鏤空面積為0.6mm*20mm的流道尺寸下，MEA的性能最好，MEA在運行618h后性能穩(wěn)定。 最后，對MEA在基于PCB技術(shù)的微型PEM燃料電池中的應用進行了初步研究，得到如下結(jié)論：基于印刷電路板技術(shù)