质子交换膜燃料电池曾采用酚醛树脂磺酸型膜、聚苯乙烯磺酸型膜、聚三氟苯乙烯磺酸型膜和全氟磺酸型膜。研究表明,全氟磺酸型膜较适合作为质子交换膜燃料电池的固体电解质。虽然全氟磺酸膜具有良好的性能,但由于膜的结构、工艺和生产批量等问题的存在,到目前为止,质子交换膜的成本还非常高,因此需要寻找高性能低成本的替代膜。一个选择是使用全氟磺酸材料与聚四氟乙烯(PTFE)的复合膜,其中PTFE是起强化作用的微孔介质,而全氟磺酸材料则在微孔中形成质子传递通道。燃料电池是一种电化学的发电装置,能量转化效率高,且无污染,正在成为理想的能源利用方式。谁能告知上海应用所怎样测试Fumatech膜
质子交换膜是燃料电池的主要材料,质子交换膜性能的好坏将直接影响燃料电池产业化进程和获得大规模应用的关键因素之一。为了实现燃料电池的实用化与产业化,人们在PEM的制造工艺和材料改性方面已经进行了大量的研究。目前,进一步提高PEM的使用耐久性、寿命和工作性能仍然是PEM燃料电池产业化面临的主要任务。燃料电池PEM市场还是一个新兴市场,国内外均未形成较大的规模。在燃料电池巨大的市场需求推动下,PEM必将获得进一步发展。相信不久将会有更高性能、更低成本的PEM产品问世,大力推动燃料电池技术的发展及其产业化应用。可否知道中瑞电极如何看待Fumatech膜从理论上来讲,只要连续供给燃料,燃料电池便能连续发电,已被誉为是继水、火、核电之后的第四代发电技术。
氢氧燃料电池按电池结构和工作方式分为离子膜、培根型和石棉膜三类。①离子膜氢氧燃料电池:用阳离子交换膜作电解质的酸性燃料电池,现代采用全氟磺酸膜。电池放电时,在氧电极处生成水,通过灯芯将水吸出。这种电池在常温下工作、结构紧凑、重量轻,但离子交换膜内阻较大,放电电流密度小。②培根型燃料电池:属碱性电池。氢、氧电极都是双层多孔镍电极(内外层孔径不同),加铂作催化剂。电解质为80%~85%的苛性钾溶液,室温下是固体,在电池工作温度(204~260°C)下为液体。这种电池能量利用率较高,但自耗电大,起动和停机需较长的时间(起动需24小时,停机17小时)。③石棉膜燃料电池:也属碱性电池。氢电极由多孔镍片加铂、钯催化剂制成,氧电极是多孔银极片,两电极夹有含35%苛性钾溶液的石棉膜,再以有槽镍片紧压在两极板上作为集流器,构成气室,封装成单体电池。放电时在氢电极一边生成水,可以用循环氢的办法排出,亦可用静态排水法。这种电池的起动时间只15分钟,并可瞬时停机。
质子交换膜制作双极板的材料为降低成本,改进加工性能,开发出了模铸石墨双极板。模铸石墨双极板制备简单,但模铸双极板的导电性不如纯石墨板,黏结材料的降解还可能影响双极板的寿命,并且在加工细流道和脱模过程中也存在困难。金属双极板的优点是适于规模生产,而且成本较低。但金属双极板需要解决的关键问题是提高它的耐腐蚀能力。为改善其在电池工作条件下的抗腐蚀性能,可以采用经表面改性的金属材料(如钛、不锈钢和Ni基合金等)制备(防止金属双极板发生腐蚀的方法包括改变合金的组成与制备工艺、表面改性等。金属材料的表面改性是非常有效的手段,改性的方法包括电镀或化学镀贵金属或导电化合物、采用焙烧等方法制备导电复合氧化物层等。质子交换膜不只具有阻隔作用,还具有传导质子的作用。
燃料电池是一种能量转化装置,它是按电化学原理,即原电池工作原理,等温的把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能,因而实际过程是氧化还原反应。燃料电池主要由四部分组成,即阳极、阴极、电解质和外部电路。燃料气和氧化气分别由燃料电池的阳极和阴极通入。燃料气在阳极上放出电子,电子经外电路传导到阴极并与氧化气结合生成离子。离子在电场作用下,通过电解质迁移到阳极上,与燃料气反应,构成回路,产生电流。同时,由于本身的电化学反应以及电池的内阻,燃料电池还会产生一定的热量。电池的阴、阳两极除传导电子外,也作为氧化还原反应的催化剂。当燃料为碳氢化合物时,阳极要求有更高的催化活性。阴、阳两极通常为多孔结构,以便于反应气体的通入和产物排出。电解质起传递离子和分离燃料气、氧化气的作用。为阻挡两种气体混合导致电池内短路,电解质通常为致密结构。随着燃料电池技术不断成熟,以及西气东输工程提供了充足天然气源。可否知道凯豪达使用Fumatech膜
电化学反应过程中常伴随着电极表面析氢、析氧和析氯的电极反应。谁能告知上海应用所怎样测试Fumatech膜
质子交换膜中的流场结构包括点状流场、网状流场、平行流场、蛇形流场、多孔流场和交指形流场结构。平行流场和蛇形流场都具有良好的供气和排水能力,是目前常用的流场结构。交指形流场反应气体从入孔进入末端封死的流场通道,迫使气体在压力差的作用下经强制对流通过电极内部到达流道出口段,使反应气体到达催化层表面的距离缩短,传质加快,反应速率提高。此外,气体流动的剪切应力易将阴极中聚集的由于电迁移和电化学反应生成液态水带出电极,减少了阴极水淹现象,从而大幅度提高质子交换膜燃料电池性能。但是这种流场在确保反应气体均匀分配方面还存在着问题,且这种流场需要较大的压力降,增加了额外的功率损耗。点状流场、网状流场和多孔流场因反应气体传输和排水能力较差而应用不多。谁能告知上海应用所怎样测试Fumatech膜
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