质子交换膜燃料电池课件(完整版).pptVIP

质子交换膜燃料电池;主要内容;发展简史;;工作原理;优点;缺点;电池结构;燃料电池堆;电极催化剂;催化剂的选择;如何解决CO中毒

;在工作温度为80℃，电流密度为500mA/cm2,从下表中可以做出比较;阴极催化剂

一般采用Pt,因为在所有的元素中，Pt对氧还原的电催化性能最好

过渡金属与Pt的二元和三元复合催化剂催化性能要高于Pt催化剂，如Pt-Co、Pt-Fe、Pt-Cr-Cu、Pt-Co-Ga等。

另外，Pt与过渡金属氧化物的复合催化剂也有很高的电催化活性，如Pt-WO、Pt-TiO2、Pt-Cu-MOx;催化剂的制备;（3）固相反应方法;扩散层;气体扩散层必须满足的要求;另外，Pt与过渡金属氧化物的复合催化剂也有很高的电催化活性，如Pt-WO、Pt-TiO2、Pt-Cu-MOx

2）向膜电极组件(MEA)提供结构支持

Nafion膜本身的改性

总反应：1/2O2+H2→H2O(E0=1.

导率也有一定的下降。

2）结构紧密且表面平整，减小接触电阻，提高导电性能

方法：利用蒙脱土（MMT)和改性蒙脱土（m-MMT)

20世纪70年代杜邦公司研制出了全氟磺酸膜。

5）将电流从一个电池单元传到另一单元以组成电池组。

（2）膜内水量的控制。

方法:将乙炔炭黑与PTFE混合，得到一定比例的溶液，对

1）均匀的多孔质结构，透气性能好

在基底材料上定向生长碳纳米管或纳米碳须也成为制备

H2中CO含量

电极，然后将其与电解质热压在一起。

将碳纸或碳布浸入PTFE乳液中，使其载上50%左

1968年到1984年PEMFC的研究处于低谷。

如Pt-Ru、Pt-Sn、Pt-Mo、Pt-Cr、Pt-Mn、Pt-Pd;气体扩散层的整平处理;电极的组成、种类和制备方法;厚层憎水催化层电极制备方法;薄层亲水催化层电极制备方法;在这种电极中，由于没有PTFE，催化层没有

憎水性，反应气体只能通过水扩散到达催化剂上，

而且溶解氧和氢在水中的扩散系数要比在空气中小

2~3个数量级，因此只能很薄，只有厚层、疏水

催化层的1/10。

由于没有加PTFE,在焙烧过程中不会形成Nafion

膜的交联网状结构，导致薄层催化剂不牢固，所以制

备的电极重现性差，而且电极寿命短;超薄催化层电极制备方法;质子交换膜;;Nafion膜的质子传递机理;“离子簇网络模型”

离子簇的直径约4nm，离子簇之???的间距一般在5nm左右。离子簇的周壁带有负电荷的固定离子，且通道狭窄，因而对于带负电且水合半径较大的OH-离子的迁移阻力远远大于H+，这也正是离子膜具有选择透过性的原因。;Nafion膜的性能;Nafion膜的改性;(2)有机/无机复合Nafion膜

1）Nafion/MMT复合膜;结果;2）Nafion/Zeolite复合膜;DHJung等采用纳米SiO2颗粒对Nafion膜进行掺杂。

结果表明，掺杂SiO2的Nafion膜比纯Nafion膜的甲醇渗

透率要低，当SiO2在Nafion膜中含量为15%时，

甲醇渗透由3.32μmol/(s2)下降到

3.04μmol/(s2)，随着SiO2在膜中含量的增加，

甲醇渗透率逐渐降低，遗憾的是同时质子电

导率也有一定的下降。;Shao等人采用直接混合法制备了Nafion/WO3、Nafion/TiO2

Nafion/SiO2、Nafion/SiO2/PWA等复合膜

结果表明:在较高温度下，Nafion/WO3、Nafion/SiO2、

Nafion/SiO2/PWA复合膜的质子导电性接近于

Nafion-115膜，而Nafion/TiO2膜即使在高温下

质子导电率仍然很低。在PEMFC中，110℃,70%

湿度的操作条件下，其性能依下述顺序下降：

Nafion/SiO2/PWANafion/SiO2Nafion/WO3

Nafion/TiO2;替代膜;行热处理。

Pt-Ir等。

③在Nafion膜表面沉积或涂覆阻醇性能优异的薄膜,

在PEMFC中，110℃,70%

Nafion膜,x=6~10,y=z=1

研究表明上述复合催化剂中，Pt-Ru性

电极，然后将其