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PEMFC金属极板电化学腐蚀评价方法研究进展
李威;焦道宽;王睿迪;郝冬;郭志军
【期刊名称】《电源技术》
【年(卷),期】2024(48)4
【摘要】质子交换膜燃料电池是一种化学能转换成电能且清洁、可靠、高效的能
源装置,其耐久性是阻碍其商业化的最大难题,其中极板是质子交换膜燃料电池关键
部件之一。
质子交换膜燃料电池工作条件为酸性环境,金属极板腐蚀会产生离子导
致催化剂中毒和失活,或氧化金属极板形成钝化膜,引起界面接触电阻增加,导致燃料电池输出性能下降。
介绍了近年来金属极板耐电化学腐蚀特性的评价方法,并对表
面涂层技术按照工艺及基材种类进行了分类总结,指出了金属极板的未来发展方向。
【总页数】11页(P595-605)
【作者】李威;焦道宽;王睿迪;郝冬;郭志军
【作者单位】河南科技大学车辆与交通工程学院;中汽研新能源汽车检验中心(天津)有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM914
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PEMFC用Pt-RuC催化剂制备及性能研究的开题报
告
尊敬的评委、老师：
您好！本人是XXX，我将要进行关于“PEMFC用Pt-RuC催化剂制备及性能研究”的论文开题报告。
随着能源需求的不断增加，燃料电池作为一种清洁能源被越来越广泛地关注和研究。
其中，质子交换膜燃料电池（PEMFC）是当今最为先进的燃料电池之一，具有高效、环保和灵活等优点。
而催化剂是PEMFC 电极的核心，直接影响PEMFC的性能。
因此，制备高活性催化剂对于PEMFC的研究至关重要。
本研究旨在制备一种新型Pt-RuC的催化剂，并对其进行性能研究。
具体而言，本研究将探究以下问题：
1. 制备Pt-RuC催化剂的工艺条件优化：采用常规的沉积-还原法进行催化剂的制备，通过改变制备条件，比如不同的催化剂配比、沉积时间、还原剂浓度等，寻求最佳的工艺条件。
2. 催化剂的表征：运用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）等技术对制备的催化剂进行表征，分析得到的数据，确定所制备的Pt-RuC催化剂的晶体结构、颗粒形貌、尺寸等方面的特征。
3. Pt-RuC催化剂的性能评价：采用恒流充放电法对所制备的Pt-RuC 催化剂进行评估，主要评价指标包括其电化学表面积、转化效率和稳定性等。
预计该研究能够提供针对Pt-RuC催化剂的制备优化和性能评价方面的基础资料，为PEMFC的应用和推广做出贡献。
燃料电池用阴离子交换膜的研究进展邵思远;张建钊【摘要】碱性阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)是一种以碱性阴离子交换膜为电解质的新型燃料电池.结合了质子交换膜燃料电池(PEMFC)和传统碱性燃料电池(AFC)的优点,从根本上摆脱了对贵金属催化剂的依赖,具有广阔的应用前景.阴离子交换膜是阴离子交换膜燃料电池的核心材料之一,其电导率及稳定性制约了碱性阴离子交换膜(AEM)的发展.从提高AEM的电导率及耐碱稳定性两个方面,对近期报道的研究工作进行梳理总结.%Alkaline anion exchange membrane fuel cell (AEMFC) is a new kind of fuel cell with alkaline anion exchange membrane as electrolyte.It combines the advantages of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) and the traditional alkaline fuel cell (AFC).Fundamentally free from dependence on noble metal catalysts.AEMFC has broad application prospects in fuel cells.The anion exchange membrane (AEM) is one of the key materials in AEMFC,the development of the AEMFC is restricted by its low conductivity and stability.The development of improving of the conductivity and alkaline stability of AEM is summarized.【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2017(034)005【总页数】4页(P11-14)【关键词】阴离子交换膜燃料电池;阴离子交换膜;耐碱稳定性;电导率【作者】邵思远;张建钊【作者单位】大连市第八中学,辽宁大连 116021;大连市第八中学,辽宁大连116021【正文语种】中文【中图分类】TQ425.236阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)作为新兴的燃料电池技术，结合了传统质子交换膜燃料电池(PEMFC)全固态电池结构和碱性燃料电池(AFC)氧化还原反应速率较快的优点，有希望摆脱PEMFC对贵金属的依赖，实现燃料电池成本的大幅度下降[1-2]。
质子交换膜中质子传递机理研究进展伍艳辉; 邵一凡; 张惠敏; 张海峰【期刊名称】《《电源技术》》【年(卷),期】2010(034)011【总页数】4页(P1206-1209)【关键词】质子传递; 机理; 质子交换膜【作者】伍艳辉; 邵一凡; 张惠敏; 张海峰【作者单位】同济大学化学系上海 200092【正文语种】中文【中图分类】TM911.4质子交换膜燃料电池（PEMFC）对环境友好，适于用作便携式电子电器的移动电源，是目前能源领域研究和开发的热点。
质子交换膜(PEM)是质子交换膜燃料电池的重要组成部分，它不但起着隔离燃料和氧化剂防止它们直接发生反应的作用，更起着电解质的作用。
它对质子导通，对电子绝缘，是一种选择透过性功能高分子膜。
PEMFC的输出功率、电池效率、成本及应用前景强烈地依赖于质子交换膜。
探讨质子在质子交换膜中的传递机理对研究膜的电性能，从根本上提高膜的电导率进而改善燃料电池的性能有重要意义。
1 质子传递的基本机理质子传递机理主要包括运载机理（vehiclemechanism）、Grotthuss机理等。
运载机理[1]认为质子和载体相结合，结合了质子的载体在扩散过程中产生浓度梯度，造成其余载体逆向扩散，得到的质子净传递量即为质子传导量，质子传导量是载体扩散速率的函数。
Grotthuss机理[2]认为载体分子静止，而质子沿氢键在载体分子间运动，该过程称为跳跃（hopping）。
通过载体分子的重新定位，形成质子的连续运动，质子的传导量取决于载体的重新取向速率和质子在分子间传递所需的活化能。
质子传输时通常会与一定的物质相结合，与质子结合的物质称为质子载体（或质子溶剂proton solvent）。
本论文按照质子载体的不同对近年来质子传递机理研究进展进行综述。
2 水分子参与的质子传递在含水体系中，通常质子并不以裸露的原子核状态存在，一般通过氢键作用与周围分子（如溶剂水）结合，以水合氢离子的形式存在，水分子对质子传递有着重要意义[3]。
摘要：质子交换膜燃料电池（P E M F C）是一种高效的无污染装置因而受到广泛关注。
然而，PE M F C仍存在成本高、稳定性差等问题，制约了PEMFC的大规模商业应用。
气体扩散层是PEMFC中的重要组成部分。
针对PEMFC低成本、高性能先进材料的需求，本文综述了气体扩散层基材碳纸、微孔层的改性制备、气液传输和水管理、孔结构的模拟与设计等方面的研究进展，并指出了碳纸基气体扩散层未来的发展方向。
关键词：PEMFC；碳纸改性；气体扩散层；微孔层；水管理Abstract: PEMFC (proton exchange membrane fuel cell) has attracted wide attention as an efficient and pollution-free device. However, there still exist some problems such as high cost and poor stability, which restrict its large-scale commercial application. Gas diffusion layer is an important part of the cell. In order to meet the demand of low cost and high performance advanced materials for PEMFC, the research progress of carbon paper base material, preparation of microporous layer, gas-liquid transfer and water management, simulation and design of pore structure are reviewed, and the future development direction of carbon paper base gas diffusion layer is pointed out.Key words: PEMFC; carbon paper modification; gas diffusion layer; microporous layer; water management燃料电池气体扩散层中碳纸材料研究进展⊙ 陈逸菲 赵思涵 赵浩轩 郭大亮*（浙江科技学院环境与资源学院，杭州 310023）Research Progress of Carbon Paper Materials in Gas Diffusion Layers of Fuel Cells⊙ Chen Yifei, Zhao Sihan, Zhao Haoxuan, Guo Daliang *(College of Environment and Resources, Zhejiang University of Science and Technology, Hangzhou, Zhejiang 310023, China)中图分类号：TS761.2文献标志码：A 文章编号：1007-9211(2023)24-0001-09陈逸菲 女士在读硕士研究生；从事纸基功能材料方面的研究工作。
质子交换膜燃料电池中碳纸微孔层设计的研究进展
蔡书涵;胡泽鸿;杨垚磊;闻斌;洪毅;张欣;郭大亮;沙力争
【期刊名称】《中国造纸》
【年(卷),期】2024(43)5
【摘要】质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为一种极具潜力的电化学装置,具有广泛的应用前景,但有效的水管理方法还需探索。
不合适的水负荷会引起各种问题,包括材料的降解和反应物传质受限等,损害电池的长期耐用性。
在气体扩散层(GDL)中引入微孔层(MPL)是改善水管理能力和性能的有效方式。
本文综述了以碳纸为大孔底物,近年来MPL结构和材料设计方面的研究进展,展望MPL的未来研究方向,对开展提高电池性能的研究具有重要意义。
【总页数】11页(P84-93)
【作者】蔡书涵;胡泽鸿;杨垚磊;闻斌;洪毅;张欣;郭大亮;沙力争
【作者单位】浙江科技大学环境与资源学院
【正文语种】中文
【中图分类】TS761.2
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5.梯度孔径结构微孔层对质子交换膜燃料电池性能影响
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化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 S1 期质子交换膜燃料电池气体扩散层结构与设计研究进展陈匡胤1，李蕊兰1，童杨2，沈建华1（1 华东理工大学材料学院，上海 200237；2 中华人民共和国科学技术部高技术研究发展中心，北京100044）摘要：气体扩散层（GDL ）在质子交换膜燃料电池（PEMFC ）中起到支撑催化层、传输反应气体和排出反应过程中产生的水的作用，设计和优化GDL 的结构对提升燃料电池的性能有重要作用。
本文首先介绍了氢燃料电池应用前景，简述了PEMFC 的结构和工作原理，指出了目前GDL 的气液传输能力不足的问题，分析了孔结构、碳材料、微孔层微观结构、润湿性和耐久性五个因素对GDL 性能的影响，并归纳了当前的研究进展，同时还涵盖了与GDL 内传质过程相关的建模方法。
最后总结了影响GDL 性能的各种因素，并对质子交换膜燃料电池内的GDL 发展进行了展望，指出用新型金属泡沫材料代替传统碳材料构建气体扩散层-双极板集成结构从而缩短传质路径并降低传质阻力，提出利用新兴的3D 打印技术去构建高精度具有复杂结构的气体扩散层。
本综述对未来优化GDL 结构、提高燃料电池性能具有一定的指导意义。
关键词：燃料电池；气液两相流；优化设计；传质；数值模拟中图分类号：TQ028.8 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）S1-0246-14Structure design of gas diffusion layer in proton exchange membranefuel cellCHEN Kuangyin 1，LI Ruilan 1，TONG Yang 2，SHEN Jianhua 1(1 School of Materials Science and Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China;2High Technology Research and Development Center ，Ministry of Science and Technology of the People s Republic ofChina ，Beijing 100044，China)Abstract: Gas diffusion layer (GDL) plays an important role in supporting the catalytic layer andproviding the transmission access of gas and water in proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). Designing and optimizing the structure of GDL significantly influence the performance of fuel cell. In this paper, the application prospect of hydrogen fuel cell and the structure and working principle of PEMFC are briefly introduced. The problem of insufficient gas-liquid transmission capacity of GDL is pointed out and the effects of pore structure, carbon material, and microstructure of microporous layer, wettability and durability on the performance of GDL are analyzed. This review also summarizes the current research progress of GDL including the modeling studies. Finally, various factors affecting the performance of GDL are summarized, and the development of PEMFC is prospected. It is pointed out that novel metal foammaterials could replace the traditional carbon materials to construct the GDL-BP integrated structure with综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1102收稿日期：2023-07-03；修改稿日期：2023-09-26。
收稿日期:2002201207 作者简介:王凤娥(1972—),女,内蒙古自治区人,工程师,硕士,主要研究方向为信息调研。
Biography :WAN G Feng 2e (1972—),female ,engineer ,master.质子交换膜燃料电池的研究开发及应用新进展王凤娥(北京有色金属研究总院,北京100088)摘要:介绍了国内外研究质子交换膜燃料电池的整体现状及水平,从电催化剂、膜电极及其制备工艺、质子交换膜以及双极板等几个方面,综述了质子交换膜燃料电池在材料及部件方面取得的成绩及研究现状,概述了质子交换膜燃料电池目前在电动车、船舶、移动电源等方面的应用情况。
提出了我国质子交换膜燃料电池的发展方向。
关键词:质子交换膜燃料电池;电池材料;部件;研究开发中图分类号:TM 911.4 文献标识码:A 文章编号:10022087X (2002)0520383205State 2of 2arts of re search ,development and application ofproton exchange membrane fuel cellWAN G Feng 2e(General Research Instit ute f or Non 2f errous Metals ,Beiji ng 100088,Chi na )Abstract :Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC )is the clean energy with high efficiency.It has wide ap 2plication prospect in stationary power supply ,portable power supply ,special power source for military ,and es 2pecially in electric vehicle (EV )as driving power.The comprehensive state 2of 2arts of research on PEMFC at home and abroad are introduced according to the R &D about it in recent years.The advances and status of re 2search on materials and assemblies for PEMFC are also reviewed from the point 2of 2view of electrocatalyst ,mem 2brane electrode and its fabricating technology ,proton exchange membrane ,current collector ,etc.Moreover ,the application status of PEMFC in EV ,ship and portable power supply is summarized ,and the developing trend of PEMFC in China is presented.K ey w ords :proton exchange membrane fuel cell (PEMFC );material of fuel cell ;assembly ;R &D 燃料电池是一种将氢燃料和氧化剂之间的化学能通过电极反应直接转化成电能的装置。
质子交换膜燃料电池电催化剂的研究综述[摘要] 概述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的工作原理及电催化剂的特殊性质，总结了近年来的相关研究资料，综述了质子交换膜燃料电池用催化剂在国内外研究现状及目前的研究热点。
归纳了近年来提高催化剂稳定性的改进方法，包括改变合金组成、选择高稳定性催化剂载体、制备新型催化剂材料；最后提出了该催化剂材料研究中存在的问题和今后的发展方向。
[关键词] PEMFC；催化剂；载体；性能衰减；稳定性1.引言随着全球能源的减少以及环境恶化的加剧,开发环保的新能源逐渐引起了人们的广泛关注。
燃料电池(FuelCell)因具有高效、环保、燃料来源广及可靠性高等优点成为各国研究的热点。
燃料电池是一种能直接将存储在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的电化学装置。
而其中的质子交换膜燃料电池(PEMFC)除了具备燃料电池一般的特点之外，还具有可室温快速启动、无电解液流失、无腐蚀、寿命长、比功率与比能量高、重量轻、体积小等突出特点[1]。
无论是PEMFC还是其它类型的燃料电池，其关键材料与部件都包括电极、电解质隔膜与双极板三部分。
电极是其核心组成部分，而电极性能是由电催化剂性能、电极材料与制作工艺来决定的。
其中，电催化剂的性能又决定着电流密度放电时的电池性能、运行寿命及成本等[2]。
所以，电催化剂的性能是关系到PEMFC能否真正走向商业化的重要因素，制备出性能优异、成本低、稳定性好的电催化剂将会有力促进PEMFC走向商业化，最终为发电技术开辟新的途径。
2 .质子交换膜燃料电池及其电催化材料质子交换膜燃料电池(PEMFC)也称固体聚合物电解质燃料电池。
以高分子聚合物为电解质，以Pt/C或Pt-Ru/C为电催化剂，以氢气或催化重整气为燃料，以空气或纯氧为氧化剂，以带有气体流动通道的石墨或表面改性金属板为双极板的一种燃料电池，低温燃料电池单体主要由四部分组成，即阳极、阴极、电解质和外电路，如图1所示。
