免增湿型空气自呼吸燃料电池的研究进展综述与专论.PDF

化 工 进 展 2016 年第35 卷第1 期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·91 · 综述与专论 免增湿型空气自呼吸燃料电池的研究进展 邹浩斌，侯三英，熊子昂，廖世军 （广东省燃料电池重点实验室，广东省教育厅新能源技术重点实验室，华南理工大学化学与化工学院， 广东 广州 510641 ） 摘要：空气自呼吸质子交换膜燃料电池是一种主动吸取空气的燃料电池装置，由于本身的高能量转换效率和反 应产物环保的优点被广泛应用在各种移动供电系统中。但是空气自呼吸质子交换膜燃料电池正常工作需要面对 一系列问题，包括防止反应气体泄漏、电化学反应生成水的管理、热量的扩散和能够长时间稳定工作以及由于 反应气体的不充分湿润和质子交换膜内水分子的电渗，扩散和蒸发作用造成的质子交换膜脱水等，这些问题都 会严重影响燃料电池的性能表现。因此本文围绕以上的问题介绍国内外的研究情况，包括空气自呼吸质子交换 膜燃料电池各组成部件的研究和开发，例如单电池中阴极集流板的开孔样式对氧气运输和水分管理的影响，气 体扩散层和双极板的材料选用；通过添加亲水物质或改良催化剂载体等方法制作免增湿膜电极来实现空气自呼 吸燃料电池免增湿目的以及改良阴极部件构造使水分在亲水织物材料的毛细管作用下能够合理分布在膜电极周 围。通过介绍国内外关于空气自呼吸燃料电池的应用实例，展望了空气自呼吸燃料电池的应用前景和发展趋势。 最后对如何提高空气自呼吸燃料电池性能的方法也作出了简单的总结。 关键词：空气自呼吸质子交换膜燃料电池；膜电极；免增湿；碳载体；传质 中图分类号：TM 911.4 文献标志码：A 文章编号：1000 –6613 （2016 ）01 –0091 –07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.01.012 Progress in the RD of self-humidifying and air-breathing proton exchange membrane fuel cell ZOU Haobin ，HOU Sanying ，XIONG Zi’ang ，LIAO Shijun （Key Laboratory of Fuel Cell of Guangdong Province，Key Laboratory of New Energy Technology of Guangdong Universities ，School of Chemistry and Chemical Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510641，Guangdong，China ） Abstract ：Air-breathing proton exchange membrane fuel cell (AB-PEMFC) is able to actively absorbing air，and widely applied in various mobile power system due to its high energy transition efficiency and the product’s environmental friendship. However，before the commercialization of AB-PEMFC ，it must solve the problems such as fuel leakage，water