質(zhì)子交換膜燃料電池用增強(qiáng)型復(fù)合膜性能研究.pdf

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1、第30卷2013年第6期上海AEROSPACE航天SHANGHAI67文章編號(hào):1006—1630(2013)06—0067—06質(zhì)子交換膜燃料電池用增強(qiáng)型復(fù)合膜性能研究童莉,王濤,王曉銳,王東,張新榮(上??臻g電源研究所,上海200233)摘要:用流延法喇備增強(qiáng)型Nafion/PTFE復(fù)合膜,用電子掃描顯微鏡(SEM)觀察膜,測(cè)試了膜的溶脹率、機(jī)械強(qiáng)度及質(zhì)子傳導(dǎo)率測(cè)試和單體電池性能,并與市售Nationo膜進(jìn)行比較。研究表明:流延法制備的Nafion/PTFE復(fù)合膜致密性好,(23±2)℃和(100±2)℃恒溫水浴條件下,Nafion/PTFE復(fù)合膜體積溶脹率分別僅為

2、Nationo212膜的30%,70%,Nafion/PTFE復(fù)合膜的最大拉伸強(qiáng)度較Nationo212膜高52%,H2滲透率較Nation@212膜高14%~25%;Nafion/PTFE復(fù)合膜的放電電壓高于Nation@211膜,"-3電流密度為1000mA/cm2時(shí),Nafion/PT—FE復(fù)合膜單池放電電壓為0.714V,較Nation@212膜高8%,能滿足質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)使用要求。關(guān)鍵詞:PEMFC;復(fù)合質(zhì)子交換膜;Nafiono膜中圖分類號(hào):TM911.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼:AStudyonPerformanceofReinforcedMembra

3、neforPEMFCTONGLi,WANGTao,WANGXiao—rui,WANGDong,ZHANGXin—rong(ShanghaiInstituteofSpacePower-Source,Shanghai200233,China)Abstract:TheNafion/PTFEcompositemembranewaspreparedbycastingmethod.ThestructureoftheNafion/PTFEmembranewasstudiedbySEManditsperformancesoftheswellingrateandtensilestreng

4、th,EISandsinglecellweretested,andtheresultswerecomparedwithNationomembrane.Thestudyshowedthatthevolumeswellingratewasonly30%and70%ofNafiono212membraneat(23±2)℃and(100±2)℃.Themaxiumtensilestrengthwas52%higherthanNation@212membrane.ThehydrogenpermeabilityofNafion/PTFEcompositemembranewason

5、ly14%~25%higherthanNafiono212membrane.TheworkingvoltageofNafion/PTFEmembranewashigherthanNationo21membrane.Whenthecurrentdensitywas1000mA/cm2,theworkingvoltageofNafion/PTFEmembranewas0.714Vwhichwas8%higherthanthatofNation@212membrane.TheNafion/PTFEcompositemembranecouldbeusedinPEMFCsprel

6、iminary.Keywords:PEMFC;Compositemembrane;Nationomembrane0引言燃料電池是一種等溫地按電化學(xué)反應(yīng)直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置,其能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)40%~60%,實(shí)際使用效率為普通內(nèi)燃機(jī)的23倍,同時(shí)具有燃料多樣化、噪聲低、對(duì)環(huán)境污染小和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)口]。20世紀(jì)60年代,質(zhì)子交換膜(PEM)的出現(xiàn)推動(dòng)了PEMFC技術(shù)的發(fā)展[2]。除具燃料電池的一般特點(diǎn)外,PEMFC還有可在室溫快速起動(dòng)、壽命長(zhǎng)、比功率和比能量高等優(yōu)點(diǎn)。不僅收稿日期:2009—11-12;修回日期:2010—03—02作者簡(jiǎn)介:童莉(1986

7、一),女,碩士生,主要從事燃料電池復(fù)合質(zhì)子交換膜研究??捎糜诮ㄔO(shè)分散電站,而且能作為可移動(dòng)動(dòng)力源,是電動(dòng)車等的理想候選電源。質(zhì)子交換膜作為PEM—FC關(guān)鍵功能材料,直接影響電池的性能和壽命。用于PEMFC的質(zhì)子交換膜一般須具備條件:較高的質(zhì)子傳導(dǎo)率以降低電池內(nèi)阻;較小的內(nèi)阻以提高電池發(fā)電效率;極小的氣體(尤其氫氣和氧氣)滲透率以改善燃料使用效率;極佳的環(huán)境穩(wěn)定性,在活性物質(zhì)氧化/還原和酸性作用下不降解;足夠高的機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性,以承受在電池生產(chǎn)和運(yùn)行中不均勻的機(jī)械和熱量沖擊;適當(dāng)?shù)男阅埽瘍r(jià)格l:tE3_4]。目前,質(zhì)子交換膜

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