硼氫化鈉水解制氫-小型質子交換膜燃料電池一體化研究.pdf

1、前能源危機越來越嚴重，硼氫化鈉水解制氫為PEMFC 供氫的體系研究越來越受青睞，尤其是對硼氫化鈉水解催化劑、質子交換膜燃料電池的催化劑研究以及電池堆研究，本論文主要對硼氫化鈉水解催化劑的制備、質子交換膜燃料電池的膜電極制備條件以及性能優(yōu)化和電池堆組裝的關鍵材料、氣體流場板的類型和工藝參數優(yōu)化和硼氫化鈉水解制氫－質子交換膜燃料電池發(fā)電一體化的應用方面進行研究。
　　 1、本論文采用微乳法合成的負載型30％Ru－Co/C 和Ru－N

2、i/C 催化劑，金屬粒子物質的量比均為1：1，通過XRD 和SEM-EDX 等手段標征、實際實驗效果對比和對硼氫化鈉水解機理的分析，并運用Scherrer 公式的計算其粒徑大都分布在8.6nm 左右，由XRD 圖譜得出Ru 元素和Ni、Co 元素形成了完美的RuCo 相和RuNi 相；由SEM-EDX 得出催化劑中金屬粒子物質的量比均為1：1 等各方面都符合本實驗要求。并通過實驗結果進行比較發(fā)現在同樣條件下Ru－Co 合金的催化性能比R

3、u－Ni 合金的催化性能好。
　　 2、本論文采用還原－微波法合成的負載40％的Pt/C 電催化劑，通過XRD 進行表征得出顆粒粒徑的大小為3nm，又通過把制得催化劑制成催化層組裝成電池測試得出，該方法制備的催化劑電化學性能好，完全適合作為質子交換膜燃料電池電極的催化層；通過對膜電極進一步研究得出在壓制膜電極的時候溫度在130℃，壓力在4－6MPa，熱壓時間為120s 的時候，催化劑的負載量為0.6mg/cm2,制得的膜電極性能

4、最好；當氫氣流量在1.2SLM的時候膜電極的性能最好，功率密度可以達到0.2W/cm2。本文在對氣體直型流場和蛇型流場研究的時候，發(fā)現在低電流的時候兩種流場性能相近，在高電流的時候，直型流場的性能遠比蛇形流場的性能好；另外，在低電流的條件下，陰極流場板薄的性能比厚的好；但是，在高電流的條件下，陰極流場板厚的性能要薄的好；在相同的有效面積的流場板的條件下，流場板窄的性能要比寬的好。通過組裝電堆進行測試,電池堆的穩(wěn)定性、電池堆的性能都能達到