硼氫化鈉水解制氫-小型質(zhì)子交換膜燃料電池一體化研究.pdf

1、前能源危機(jī)越來(lái)越嚴(yán)重，硼氫化鈉水解制氫為PEMFC 供氫的體系研究越來(lái)越受青睞，尤其是對(duì)硼氫化鈉水解催化劑、質(zhì)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(duì)硼氫化鈉水解催化劑的制備、質(zhì)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(guān)鍵材料、氣體流場(chǎng)板的類型和工藝參數(shù)優(yōu)化和硼氫化鈉水解制氫－質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電一體化的應(yīng)用方面進(jìn)行研究。
　　 1、本論文采用微乳法合成的負(fù)載型30％Ru－Co/C 和Ru－N

2、i/C 催化劑，金屬粒子物質(zhì)的量比均為1：1，通過(guò)XRD 和SEM-EDX 等手段標(biāo)征、實(shí)際實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比和對(duì)硼氫化鈉水解機(jī)理的分析，并運(yùn)用Scherrer 公式的計(jì)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(zhì)的量比均為1：1 等各方面都符合本實(shí)驗(yàn)要求。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)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(fù)載40％的Pt/C 電催化劑，通過(guò)XRD 進(jìn)行表征得出顆粒粒徑的大小為3nm，又通過(guò)把制得催化劑制成催化層組裝成電池測(cè)試得出，該方法制備的催化劑電化學(xué)性能好，完全適合作為質(zhì)子交換膜燃料電池電極的催化層；通過(guò)對(duì)膜電極進(jìn)一步研究得出在壓制膜電極的時(shí)候溫度在130℃，壓力在4－6MPa，熱壓時(shí)間為120s 的時(shí)候，催化劑的負(fù)載量為0.6mg/cm2,制得的膜電極性能

4、最好；當(dāng)氫氣流量在1.2SLM的時(shí)候膜電極的性能最好，功率密度可以達(dá)到0.2W/cm2。本文在對(duì)氣體直型流場(chǎng)和蛇型流場(chǎng)研究的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)在低電流的時(shí)候兩種流場(chǎng)性能相近，在高電流的時(shí)候，直型流場(chǎng)的性能遠(yuǎn)比蛇形流場(chǎng)的性能好；另外，在低電流的條件下，陰極流場(chǎng)板薄的性能比厚的好；但是，在高電流的條件下，陰極流場(chǎng)板厚的性能要薄的好；在相同的有效面積的流場(chǎng)板的條件下，流場(chǎng)板窄的性能要比寬的好。通過(guò)組裝電堆進(jìn)行測(cè)試,電池堆的穩(wěn)定性、電池堆的性能都能達(dá)到