質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極組成和性能研究.pdf

1、本文研究了Pt/C催化劑的浸漬還原制備方法，通過對(duì)浸漬還原法的工藝進(jìn)行優(yōu)化，使所制備的Pt/C催化劑的性能得到明顯改善。透射電鏡(TEM)測(cè)試表明采用改進(jìn)的浸漬還原法工藝所制備的Pt/C催化劑中Pt顆粒分散性好，粒徑分布范圍較窄((2.6～3.8nm)，Pt顆粒的平均粒徑為3.1nm，比表面積為90.5m2/g；X射線衍射(XRD)分析表明所制備的Pt/C催化劑具有較小的Pt-Pt晶面間距，這有利于氧的裂解吸附，進(jìn)而提高對(duì)氧還原反應(yīng)的電

2、催化活性。通過單體PEMFC膜電極的電壓—電流密度曲線評(píng)價(jià)了催化劑的性能，結(jié)果表明所制備的Pt/C催化劑的電催化性能略優(yōu)于進(jìn)口JohnsonMattheyPt/C催化劑。 在質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)膜電極的催化層中加入造孔劑以減小氣體反應(yīng)物的擴(kuò)散傳質(zhì)阻力。研究了兩種新型造孔劑，分別為低分解溫度的NH4HCO3和高溶解度的(NH4)2SO4。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加入適量的造孔劑NH4HCO3，可使膜電極在H2/空氣條件下的輸出功

3、率獲得顯著提高；加入適量的造孔劑(NH4)2SO4，可使膜電極大電流工作時(shí)的性能得到明顯改善。環(huán)境掃描電鏡(ESEM)的測(cè)試結(jié)果表明，造孔劑的加入使膜電極催化層的孔結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，更有利于傳質(zhì)過程的順利進(jìn)行和提高催化劑Pt的利用率。 研究了以Nafion1135為質(zhì)子交換膜的膜電極制備工藝，并優(yōu)化設(shè)計(jì)了氣體擴(kuò)散層的結(jié)構(gòu)。擴(kuò)散層由碳紙和負(fù)載在其上的含PTFE的碳黑組成，碳黑載量3mg/cm2時(shí)，膜電極性能最佳。初步研究表明，所制備的