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质子交换膜燃料电池控制策略研究质子交换膜燃料电池与其他种类电池的差别就是，质子交换膜燃料电池的出现以使用清洁、对环境无污染、效率高为特点，是一种很有价值的发明，就我国目前的情况来看，质子交换膜燃料电池在我国的各个领域中已经被接纳。
在进行研究质子交换膜燃料电池的最终目的就是为了让质子交换膜燃料电池的效率更高而且更加的稳定。
这就需要对质子交换膜燃料电池的性质进行研究，让质子交换膜燃料电池的特性可以控制。
在本文中进行了质子交换膜燃料电池自身特点以及质子交换膜燃料电池的分类的介绍，也简述了质子交换膜燃料电池电池控制策略。
标签：燃料电池;质子交换膜;策略与研究随着世界经济的共同发展，在发展中已经产生了对环境的严重的破坏，这就让全世界开始共同对环境的保护、资源的高效率的利用进行了研究。
而可持续发展与绿色环保节能减排也已经成为了当下的主流话题。
这就让经济的发展在向可持续发展的方向进行着，在我国虽然已经逐渐开始了可再生能源与清洁能源的使用，但这种改变对于我国对石油、煤矿、天然气等不可再生能源的使用情况并没有做出多大的改善，虽然我国的资源丰富但由于人口众多，但由于人均的资源量很少，针对于现在的不可再生能源的使用速度，到本世纪末这些不可再生能源就会逐渐地面临枯竭的现象。
而燃料电池的发电技术的出现，由于其优越的自身特性，让其可以成为我国改变现状的方式之一。
一、燃料电池特点随着科技的逐渐发展，出现了与化学电池不同工作原理的燃料电池。
燃料电池的出现后产生了很大的影响，原因就是燃料电池的燃料与电能的转化效率是极其优秀的，对于能量之间的相互转换损失很小。
而且还能对自身产生的热量进行二次的利用，当开始电能的转化时，对于环境的污染几乎没有，也不会产生大量的垃圾，在整个生产的过程中水是唯一的产物。
在燃料电池开始运行时，对于电能的输出很好，而且燃料电池在运行的过程中只有很小的声音，本身可以长久的使用，稳定性极佳。
在燃料电池运行的过程中，内部没有机械构件，只有水与其他在转化。
质子交换膜燃料电池催化剂的研究一、综述质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为一种高效的能源转化设备，在便携式电子设备、电动车辆和固定式电站等领域有着广泛的应用前景。
其催化剂的性能是影响电池性能的关键因素之一，因此开发高效、稳定的催化剂对于提高PEMFC的性能至关重要。
质子交换膜燃料电池的催化剂主要分为阳极和阴极两种类型。
阳极催化剂主要负责氧化有机物质，将电子传递到外部电路；而阴极催化剂则负责回收质子，将电子传递到氧气。
市场上的PEMFC催化剂主要是铂基催化剂，但由于其价格昂贵和对硫等毒物的敏感性，限制了其在大规模应用中的推广。
为了提高催化剂的安全性和稳定性，研究者们从多方面进行了深入研究。
在催化剂载体方面，通过改变载体的物理性质，如孔径分布、比表面积等，可以有效地调节催化剂的电子结构和活性位点分布，从而提高催化剂的性能。
在催化剂的组成方面，除了进一步提高铂基金属纳米粒子的分散度和稳定性外，还可以通过引入其他金属元素或非金属元素来优化催化剂的组成，以达到提高催化活性和稳定性的目的。
新型催化材料的探索也是当前研究的热点之一。
一些非铂催化剂，如过渡金属硫族化物、氮化物等，因其具有与铂类似的催化活性和良好的储氧能力，引起了广泛的关注。
虽然这些新型催化材料的制备方法、催化机理和性能等方面还存在一定的问题，但随着研究的深入，有望成为新一代的PEMFC催化剂。
通过对质子交换膜燃料电池催化剂的综述，我们可以看到催化剂的性能直接影响到电池的性能和安全。
发展高效、稳定、安全的催化剂是PEMFC领域的重要研究方向。
随着新材料、新方法的不断涌现，我们有理由相信质子交换膜燃料电池的催化剂将会取得更大的突破，为推动能源转换和环境保护做出更大的贡献。
1.1 燃料电池简介当前，在众多研究和应用领域中，PEMFC主要被应用于交通运输工具（如汽车、公共汽车和卡车等）以及便携式电源（如笔记本电脑、手机和摄像机等产品）。
PEMFC的核心组件包括阳极、阴极和质子交换膜。
质子交换膜燃料电池材料的研究及应用随着人们对可再生能源和清洁能源的需求不断提高，燃料电池作为一种新型的能源转换设备也受到了广泛的关注。
质子交换膜燃料电池（PEMFC）是目前应用最为广泛的一种燃料电池，其原理是通过将氢气和氧气在催化剂的作用下反应，产生电能和水。
质子交换膜是PEMFC的核心材料，它直接影响燃料电池的性能和稳定性。
因此，研究和开发高性能、高稳定性的质子交换膜材料已成为PEMFC技术发展的关键。
一、质子交换膜的种类目前市场上比较常见的质子交换膜材料有：聚四氟乙烯（PTFE）、氟化磺酸聚合物（PFSA）、聚苯并咪唑（PBI）等。
其中，PFSA是目前应用最为广泛、性能最为优越的质子交换膜材料。
PFSA的共聚物结构中含有苯环，并且与磺酸化的氟碳化合物链相连，具有较好的热稳定性、耐久性和酸碱稳定性。
此外，还有一些新型的质子交换膜材料正在研发中，如磺化聚苯乙烯（SPS）、酸催化聚合物（ACP）、高分子/无机复合质子交换膜材料等。
二、质子交换膜的性能指标质子交换膜材料的性能指标主要包括：质子导电性、耐久性、化学稳定性、热稳定性、机械强度等。
其中，质子导电性是影响燃料电池性能的重要因素之一，质子交换膜的导电性能需要高，同时也需要具备良好的耐久性。
燃料电池在使用过程中，质子交换膜还需要具有良好的化学稳定性、热稳定性和机械强度等，以保证其长期运行稳定。
三、质子交换膜材料的研究进展随着质子交换膜材料的研发和制备技术的不断提高，各种新型质子交换膜材料已经出现。
其中，高分子共价网络（CPN）材料是一种非常有前景的质子交换膜材料。
CPN材料是将可溶性高分子与二胺在酸性介质中缩合形成的网状结构，具备优异的导电性和稳定性。
此外，金属有机骨架（MOF）复合质子交换膜材料也备受关注。
MOF具有极高的比表面积和孔隙结构，可以有效地提高质子交换膜材料的导电性能和稳定性。
四、质子交换膜燃料电池的应用前景质子交换膜燃料电池是一种非常环保、高效、低碳的能源转换设备，具备广泛的应用前景。
质子交换膜燃料电池研究章晖【摘要】Proton exchange membrane fuel cell(PEMFC) has an extensive application respective in EV, portable electronic device, stationary power plant and special power with the advantages of high energy conversion efficiency and quick startup at ambient temperature. The technology and mechanism of PEMFC was researched, and its structure defects were analyzed. It is concluded that to research novel catalysts with high activity and excellent stability is very important for the future fuel cell.%质子交换膜燃料电池(PEMFC)因无电解质腐蚀问题，能量转换效率高，可室温快速启动，在电动车、便携式电子设备、固定电站和军用特种电源等方面都有广阔的应用前景。
研究了质子交换膜燃料电池实用化的技术及机理，对其结构缺陷进行了分析，认为开拓新的催化剂体系，合成出活性更高、稳定性更好的催化剂对于燃料电池来说意义重大。
【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】2页(P763-764)【关键词】质子交换膜燃料电池;燃料电池车;催化剂【作者】章晖【作者单位】海装天津局，天津 300384【正文语种】中文【中图分类】TM911质子交换膜燃料电池因无电解质腐蚀问题，能量转换效率高，可室温快速启动，在电动车、便携式电子设备、固定电站和军用特种电源等方面都有广阔的应用前景。
质子交换膜燃料电池的制备及应用研究质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种新型的清洁能源，因其高效、环保的特点，受到了越来越多的关注和研究。
本文将围绕着PEMFC的制备和应用进行探讨。
一、质子交换膜燃料电池的制备PEMFC的制备过程一般包括质子交换膜、催化剂和氧化还原反应的可逆性等技术方面的研究。
下面我们将分别进行介绍。
1.质子交换膜的制备质子交换膜是PEMFC的核心组件，具有重要的作用。
其制备一般分为两种：一种是利用手性掌握法（casting）制备质子交换膜；另一种是利用两相界面法（interfacial polymerization）制备得到。
手性掌握法是通过将聚合物混合物塗覆在平坦的表面上，通过流延、层压、离子交换等步骤来制备质子交换膜。
两相界面法可以利用高分子交联法，在水、有机溶液中形成交联聚合物膜。
2.催化剂的制备PEMFC的催化剂是指将金属等过渡元素分散在多孔质子交换膜上，使其能够实现电化学反应的催化剂。
其制备一般包括物理还原法和化学还原法两种。
物理还原法是利用物理方法，如还原剂还原等温或者不等温加热来得到催化剂。
化学还原法则是利用化学方法，如化学还原剂还原来制备催化剂。
3.氧化还原反应的可逆性研究氧化还原反应的可逆性是PEMFC燃料电池的另一项重要技术，其研究是为了提高电化学反应效率。
实现其可逆性通常有两种方式：一种是利用铂金属等高活性催化剂；另一种是在阳极和阴极的电化学反应当中，控制反应与扭曲，优化氧化还原反应的动力学参数并提高燃料电池的性能。
二、质子交换膜燃料电池的应用研究PEMFC的应用研究是为了改进其性能，提高其使用范围，从而实现其更广泛的应用。
以下是所涉及的主要方面。
1.汽车领域PEMFC已经进行了广泛的应用研究，由于具有能源密度高、环保等优点，正在逐步替代内燃机，成为下一代汽车动力。
近年来，世界各国政府和企业开始重视燃料电池汽车研究和发展，预测未来其将会成为促进汽车工业转型的主要方向。
《质子交换膜燃料电池反应生成水的传输研究》篇一一、引言质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种利用氢气和氧气反应产生电能的高效、环保型能源设备。
在这个过程中，水作为反应的生成物，其传输机制对于燃料电池的性能和寿命具有重要影响。
本文将就质子交换膜燃料电池中水的生成、传输及其对电池性能的影响进行深入研究，以期为燃料电池的优化设计提供理论支持。
二、质子交换膜燃料电池反应原理质子交换膜燃料电池的基本反应原理是氢气和氧气在催化剂的作用下发生电化学反应，生成水和电能。
具体反应式为：H2 + 1/2O2 → H2O（水）。
在这个过程中，氢气在阳极失去电子被氧化成质子（H+），并通过质子交换膜迁移到阴极，与从阴极接受电子后的氧气结合，形成水。
三、水在燃料电池中的传输过程在PEMFC中，生成的水主要通过两种方式进行传输：一是通过扩散作用在膜内传输，二是通过毛细作用在多孔电极和流道中传输。
这两种传输方式共同作用，保证了水在燃料电池中的有效传输和排出。
四、水传输对燃料电池性能的影响水在燃料电池中的传输对电池性能具有重要影响。
适量的水可以保持质子交换膜的湿润性，有利于提高质子的传导效率；然而，过多的水可能导致“水淹”现象，阻碍气体的扩散和传递，降低电池的输出性能。
因此，合理控制燃料电池中的水含量对提高其性能和寿命具有重要意义。
五、研究方法与实验结果本研究采用理论分析和实验相结合的方法，对质子交换膜燃料电池中水的生成和传输过程进行深入研究。
通过建立数学模型，分析水在膜内的扩散和传输过程；同时，通过实验测量不同工况下燃料电池的输出性能和水传输特性。
实验结果表明，水的生成和传输受温度、压力、电流密度等因素的影响，合理控制这些因素可以有效提高燃料电池的性能。
六、结论与展望通过对质子交换膜燃料电池中水的生成和传输过程进行深入研究，我们发现在一定的工况下，控制水的生成和传输对提高燃料电池的性能和寿命具有重要意义。
然而，目前仍存在一些亟待解决的问题，如如何精确控制水在多孔电极和流道中的传输等。
第4卷 第3期1998年8月电化学EL ECT ROCHEM IST RYV ol.4 No.3Aug.1998质子交换膜燃料电池的研究葛善海** 衣宝廉* 徐洪峰 韩 明 邵志刚(中国科学院大连化学物理研究所 大连116023)摘要 通过测定电压~电流密度曲线等方法研究质子交换膜燃料电池的电极参数,构造了E cell=0.7V,I=0.55A/cm2并能够稳定运行的燃料电池.改进电池的电极结构,研究了各种操作条件如温度、压力、增湿情况、尾气流量等对电池性能的影响.关键词 质子交换膜,燃料电池,电极质子交换膜燃料电池(PCMFC)是继碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)而发展起来的第五代燃料电池.PEM FC的电极为多孔气体扩散电极,以纯铂或碳载铂作电催化剂,电解质为全氟磺酸型固体聚合物,氢气为燃料,氧气或空气为氧化剂.由于PEMFC可以低温起动,无电解质腐蚀问题,对环境没有污染以及具有高的能量效率和高的功率密度[1],PEM FC最有希望成为电动汽车的动力源[2],从本世纪八十年代起,包括美国、加拿大、日本等许多发达国家竞相开展PEM FC的研究工作[3~8].本文简介了我们的PEMFC研究结果.1 实 验1.1 电池的组装质子交换膜燃料电池的结构如图1所示,膜、电极三合一组件的两侧各放一张或数张经憎水化处理的拉伸钛网或镍网,网的作用是搜集电流.垫片为聚四氟乙烯垫片或橡胶垫片,两块极板为不锈钢板.1.2 工艺流程质子交换膜燃料电池工作的工艺流程如图2所示:氢气和氧气经减压后进入各自的增湿器增湿后进入电池,电化学反应产物水随着尾气排出电池,尾气经冷却气水分离后排空,水经搜集后排放,电池和两个增湿器的温度分别由温度自动控制器控制,外电路系统接可变电阻器以控制电流输出.作电池的循环伏安实验时,外电路系统可与微机连接,微机将自动记录电池的循环伏安曲线,微机同样可以记录在稳定电流下,电池电压变化情况.2 实验结果与讨论本文1997 07 21收到,1997 09 30收到修改稿* 通讯联系人; **现在大连理工大学化工学院图1 质子交换膜燃料电池结构示意图Fig.1 Schematic of PEM F C structure1)anode plate,2、6)gasket,3、5)cur rent collector,4)M &E assembly,7)cathodeplate图2 质子交换膜燃料电池工艺流程图Fig.2 Schematic diagram of PEM FC test stat ion1)hydrog en cylinder ,2、13)flow meter ,3、12)tube fulled with silica -gel,4、11)trap,5、10)hu midifier,6)cell,7、8、9)temperature controller,14)oxy gencylinder图3 质子膜类型不同时PEM F C 电池的电压~电流密度曲线Fig.3 Cell potential vs.current densityplo ts for P EM FC wit h different membraneo)Nafion membr ane,+)Ex chang e membr ane made by Shanghai Inst.of Organic Chem, )HFCT cell =T H2=T O2=353K, a =1.5, c =2.0,p a =0.4M pa,p c =0.6M pa2.1 质子膜、电极对电池性能的影响(1)质子交换膜对电池性能的影响质子交换膜具有双重功能:电解质、隔膜.分别用HFC 膜、上海有机所生产的膜和Nafion 117膜组装的电池性能如图3所示,其铂含量为4m g/cm 2,如图,以H FC 膜、上海有机所膜组装的电池性能明显不如Nafion 117膜所组装的电池性能,原因即在于这两种膜的质子导电性不好.(2)电极层对电池性能的影响电化学反应所需反应气通过多孔扩散层传递到催化层,电化学反应产物水也通过多孔扩散层传递到气室中.由于扩散层所担负的作用,要求它有一定的机械强度,良好的导电性,比较大的孔隙率;尽可能地薄,并有一定的憎水性以保证气体在气相中进行扩散.图4示出扩散层分别用滚压的黑膜、经憎水化处理的国产碳纸或经憎水化处理的进口石墨碳纸作成的电池的极化曲线,催化剂含量为4mg/cm 2.由图中可以看出,以石墨碳纸为扩散层的电池性能比以滚压黑膜及国产碳纸为扩散层的电池性能好得多,石墨碳纸的孔隙率大、孔径大、憎水性好,有利于排水和气相传质,而滚压黑膜不仅孔隙率小、孔径小、憎水性也差.300 电 化 学1998年图4 扩散层材料不同时电压~电流密度曲线Fig.4 Cell po tential vs.current density plots having different diffusion lay erso)graphite carbon paper, )carbon paper made in China,+)rolled car bon black pa perT cell =T H2=T O2=353K, a = 1.5, c =2.0,p a =0.4Mpa,p c =0.6Mpa图5 催化剂含量不同时P EM FC 的电压~电流密度曲线Fig.5 Cell potential vs.current densit y plots for electro de having different catalyst contents+)Pt 6mg /cm 2, )Pt 4mg/cm 2,o )Pt 2mg/cm 2, T cell =T H2=T O2=353K , a = 1.5, c =2.0,p a =0.4M pa,p c =0.6M pa(3)电极催化层对电池性能的影响a)催化剂含量的影响电极的催化层由铂、PTFE 、和Nafion 所构成.图5为催化剂含量不同时电池的极化曲线,Nafion 量为0.6mg /cm 2,PTFE 占铂的分率均为10%.由实验可以看出,随着铂含量的提高,电池的性能越来越好,但是,铂含量为4mg/cm 2的电极与铂含量为6mg/cm 2的电极基本相同,从节约催化剂的角度看,当采用4mg/cm 2的电极为宜若忽略传质的影响,电池的电压E 可以表示为[3]E =E O -b log i-R i i(1)E O =E r +b log i 0(2)E r 是电池可逆电动势,i 0是氧还原反应交换电流密度,b 是Tafel 斜率,R i 是欧姆电阻,当活化过电位(主要是氧还原过电位)和欧姆过电位占电势损失的主要部分时,极化曲线可以用方程(1)、(2)描述.据图5极化曲线,用最小二乘法算出式(1),(2)中的参数E 0,b,R i 列于表1:表1 不同含量催化剂的PEM F C 电极的动力学参数T ab 1 K inetic paraneters for the electrodes having different catalyst contents催化剂含量/mg cm -2反应气气体压力/M Pa电池温度/E 0/V b /V.dec -1R i / cm 22H 2/O 20.4/0.680 1.000.0320.554H 2/O 20.4/0.680 1.050.0400.406H 2/O 20.4/0.6801.060.0360.42b)Nafion 含量的影响301 第3期 葛善海等:质子交换膜燃料电池的研究图6是催化层中Nafion 含量不同时电池的极化曲线,催化剂含量为4mg/cm 2.实验表明,Nafion 含量为0.6mg/cm 2的电池性能比较好.在催化剂表面涂上一层Nafion,目的是扩大电化学反应面积.Nafion 的加入量太少,立体化效果不好,Nafion 的加入量太多时,将引起催化层中部分孔道被堵死.Nafion 层加厚,实际上等于增大了质子膜的厚度,质子传质速率降低.图6 Nafion 含量不同时电池的电压~电流密度曲线Fig.6 Cell potential vs.current densit y plots forelectrode hav ing different N afio n contents +)Nafion 0.6mg/cm 2, )Nafion 0.9mg /cm 2,o )N afion 0.3mg /cm 2T cell =T H2=T O2=353K , a = 1.5, c =2.0,p a =0.4M pa,p c =0.6Mpa图7 PT F E 含量不同时电池的电压~电流密度曲线F ig.7 Cell potential vs.cur rent density plots for electrode having different PT FE contents +)PT FE 10%, )PT FE 15%,o)PT F E 5%,T cell =T H2=T O2=353K , a = 1.5, c =2.0,p a =0.4M pa,p c =0.6M pac)PTFE 含量的影响在催化层中加入PTFE,主要是起粘结剂的作用和防水,PT FE 含量不能太多,否则电阻增大,电池性能降低.图7为催化层中PT FE 含量不同时电池的极化曲线,如图可见,PTFE 含量为10%最好.2.2 操作条件对电池性能的影响(1)增湿程度对电池性能的影响图8是当电池电压恒定为0.7V 时,扩散层分别为石墨碳纸和国产碳纸的电池的电流密度与阴极、阳极增湿温度的关系.随着增湿温度的提高,进口反应气中水蒸汽的饱和度的增加,电流密度升高,当增湿度过大时,反应气体被稀释,从而引起电极电位降低,同时阴极过饱和增湿,不利于水的排出,从而导致阴极侧被水浸淹,氧气的扩散阻力增加.(2)电池温度对电池性能的影响在电池的操作条件中,温度对电池性能的影响非常显著.图9为不同温度下电池的极化曲线,表2为根据该温度下电池的极化曲线进行拟合的动力学参数.从图9和表2可以看到,提高温度,E 0基本不变,而欧姆电阻R i 显著减小,这主要原因是温度提高,氢气、氧气的扩散302 电 化 学1998年图8 增温程度与电池电流的关系Fig.8 Humidity vs.cell current density plots)g raphite carbon paper,+)carbon paper made in China E cell =0.7V ,T cell =353K, a =1.5, c =2.0,p a =0.4M pa,p c =0.6Mpa图9 不同电池温度下电池的电压~电流密度曲线F ig.9 Cell potential vs.cur rent densit y plots for cellw ith different temper ature+)T cell =95 , )T cell =80 ,o)T cell =50 , a =1.5, c =2.0,p a =0.4M pa,p c =0.6M pa系数加大,同时质子膜内的水扩散系数增加,从而质子膜内的水分布均匀,膜压降减小.同时,提高温度,有利于水的排出,并使电催化剂铂的活性提高,电化学反应速率加快.我们的实验还得到,在较高的温度(95 )下,电池的性能比80 时的好,但温度更高,水蒸汽分压上升很快,这不仅稀释了反应气,更主要的是造成膜的失水问题.表2 不同温度下电极的动力学参数T ab.2 K inetic parameters for the electro des wit h different cell temperature电池温度/反应气 气体压力/M Pa 增湿温度/ E 0/V b /V dec -1R i / cm 250H 2/O 20.4/0.650 1.0000.420.5280H 2/O 20.4/0.680 1.0200.460.4895H 2/O 20.4/0.6951.0120.440.43(3)压力对电池性能的影响图10为压力不同时电池的极化曲线,表3为根据该压力下电池的极化曲线进行拟合的动力学参数.由图10可以看出,提高压力,有利于提高电池的性能,实际上压力提高,反应物的浓度提高,在相同的过电位的情况下,电流密度提高,从而电池性能提高.303 第3期 葛善海等:质子交换膜燃料电池的研究图10 气体压力不同时电池的电压~电流密度的关系Fig.10 Cell potential vs.cur rent density plots withdiffer ent gas pressure+)p a =0.4M pa,p c =0.6M pa, )p a =p c =0.3M pa,+)p a =p c =0.2M pa, )p a =p c =0.1M pa,T cell =T H2=T O2=353K, a =1.5, c =2.图11 阴极尾气流量不同时电流密度F ig.11 Cur rent density w ith different cathode flowr ates+)carbon paper made in China, )rolled carbon black paper,T cell =T H2=T O2=353K , a =1.5,p a =p c =0.4Mpa表3 不同气体压力下电极的动力学参数T ab.3 K inet ic par ameters for the electrodes w ith differ ent gas pr essure电池温度/反应气气体压力/M Pa E 0/V b /V dec -1R i / cm 280H 2/O 20.4/0.6 1.0500.0420.5080H 2/O 20.4/0.4 1.0420.0430.4980H 2/O 20.3/0.3 1.0200.0390.5280H 2/O 20.2/0.2 1.0110.0380.5180H 2/O 20.1/0.11.0000.400.55(4)阴极、阳极尾气流量对电池性能的影响质子交换膜燃料电池能否稳定操作的重要条件之一就是在于电池中水的排出,为了节约燃料气和氧化剂,尾气排放量不宜太大,但排放量小对电池的排水不利,图11示出电池在恒电压下操作,改变阴极尾气流量时的电池电流密度,由实验可以看到:阴极尾气流量对电池的性能有影响.在 c >16时,电池性能急剧下降,这是因为质子膜部分失水的缘故.(5)反应气体对电池性能的影响以空气为氧化剂的燃料电池与以氧气为氧化剂的燃料电池其性能有很大的差别,由于氧304 电 化 学1998年图12 氧气、空气为氧化剂的电池电压~电流密度曲线 F ig.12 Cell po tential vs.current densityplots with ox ygen or air as ox idant +)ox ygen, )air ,T cell =353K , a =1.5, c =2.0,p a =p c =0.4M pa的分压对电池的性能影响很大,图12示出以空气为氧化剂的电池明显不如以氧气为氧化剂的电池.在大电流密度下,氧气通过停滞的氮气和反向(整体)流动的水向催化层扩散的通量将大大减小,空气中的杂质组分等不仅影响扩散速率,也影响氧气在催化剂表面的吸附.3 结论1.质子膜、电极的扩散层的好环对电池的影响很大.2.在电极的催化层中,铂含量为4mg/cm 2,PTFE 含量为10%、Nafion 含量为0.6mg/cm 2所构成的电极较好.3.对反应气进行适当的增湿可以提高电池性能.4.高温使膜内水分布均匀,减小膜电阻,并且有利于传质.Study of Proton exchange Membrane Fuel Cells(PEM FC)Ge Shanhai Yi Baolian *Xu Hongfen Han M ing Shao Zhigang(Dalian I nstitute of Chemical Phycics ,Chinese Academy of Science,Dalian 116023)AbstractT he electrode kinetic parameters for proton ex chang e membrane fuel cells(PEMFC)were investigated by measuring the relations of cell potential and current density.An experimental stack of PEM FC w hich can be operated at E c ell =0.7V,I =0.55A/cm 2steadily is presented,and the effects of electrode structure and operation conditions such as tem perature,pressure,humidification,flow rate on the performance of PEM FC are discussed.Key wordsProton exchange membrane,Fuel cells,Electrode305 第3期 葛善海等:质子交换膜燃料电池的研究References1 Srinivasan S.Fuel cells for extr aterrestr ial and terr estrial applicatio ns.J.Electrochem.Soc.,1989,136:41C2 Prater K B.Polymer electrolyte fuel cells a r ev iew of recent dev elopments.J.Power Sources,1994,51:1293 M urphy O J,Hitchens G D,M anko D J.High power density proton ex change membrane fuel cells.J.Pow erSources,1994,47:3534 Wilson M S,Go ttesfeld S.T hin film catalyst lay ers for polymer electroly te fuel cell electrodes.J.Appl.Electrochem.,1992,22:15 Wilson M S,Gottesfeld S.Hig h performance catalyzed membr anes of ultra low P t lo ading s fo r polymer 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