質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、膜電極(MEA)是質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的核心部件.由催化層和氣體擴散層構(gòu)成的電極是物質(zhì)傳遞和電化學反應發(fā)生的重要場所.研究與制備結(jié)構(gòu)先進合理的MEA不僅直接影響PEMFC的輸出性能,而且對降低PEMFC的制造成本、提高比功率、加快商業(yè)化進程均至關(guān)重要. 本論文綜合考慮了目前常用的親水型和憎水型催化層結(jié)構(gòu)特點,提出一種Nafion熱解型催化層,在該催化層中部分熱分解后失去磺酸根而具有疏水性質(zhì)的Nafion充當憎水劑,未

2、分解的具有親水性質(zhì)的Nafion充當質(zhì)子導體,從而有效拓展了三相界面,提高了催化劑利用率和電池性能. 另外,本文在研究了基底層傳質(zhì)特點的基礎上,認為微孔層(MPL)具有的重要水/氣管理功能.從而以微孔層為研究重點,考察了碳粉的物性對微孔層孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響,實驗結(jié)果表明用于微孔層制備的碳粉應具有適當?shù)谋缺砻娣e和孔容.對高比表面積的碳粉進行"堵孔"修飾后得到的碳粉,有利于微孔層的傳質(zhì)和電池性能的提高. 本論文首次提出采用復合