直接甲醇燃料電池陰極結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(directmethanolfuelcell，DMFC)的水管理能力對提高其性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。由于陰極擴(kuò)散層對DMFC水管理能力的重要影響，這方面研究得到了越來越多的重視。 本論文首先采用正交設(shè)計法對低計量比空氣操作條件下的擴(kuò)散層進(jìn)行了優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，考察了膜電極(membraneelectrodeassembly,MEA)中催化層和擴(kuò)散層之間的熱壓條件(壓力，溫度和時間)對DMFC性能和穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：

2、通過轉(zhuǎn)壓法制備CCM(catalystcoatedmembrane)和MEA制備工藝的優(yōu)化，改善了陰極擴(kuò)散層的孔徑結(jié)構(gòu)，形成了有利于水從陰極到陽極傳輸?shù)姆邓Y(jié)構(gòu)，降低了傳質(zhì)阻抗，增強(qiáng)了陰極擴(kuò)散層的排水能力，顯著提高了DMFC的性能和穩(wěn)定性。 建立了一套簡單可行的擴(kuò)散層表征裝置，可方便測試陰極擴(kuò)散層的氣體滲透系數(shù)測量、透水壓以及陰極排水量，以電池性能作為最終評價手段，對擴(kuò)散層的傳質(zhì)排水能力進(jìn)行分析，并檢驗(yàn)裝置的可行性。結(jié)果表明：當(dāng)

3、Toray碳紙中的PTFE﹪為20﹪，MPL中的PTFE含量和碳粉載量為50﹪和5mg·cm-2時，電池性能最好。 研究了不同陰極催化層制備方法對電池性能的影響。結(jié)果表明：轉(zhuǎn)壓法制備的陰極催化層的電化學(xué)活性面積比噴涂在膜上的陰極催化層的電化學(xué)活性面積高出42.5﹪，在90℃時前者的電池性能高于后者的電池性能，但是在30℃時前者卻低于后者，這可能是由于轉(zhuǎn)壓法制備的陰極催化層外表面形成Nafion薄膜，造成電池傳質(zhì)能力下降，導(dǎo)致低溫