质子交换膜的流场板一般是指按一定间隔开槽的石墨板,开的槽子就是流道,在槽子之间形成流道间隔。流场的作用是引导反应气体的流动方向,确保反应气体均匀分配到电极各处,并经扩散层到达催化层进行电化学反应。在常见的质子交换膜燃料电池中,有的流场板与双极板是分体的,如网状流场板等;有的流场板与双极板是一体的,如点状流场和部分蛇形流场板等,与双极板一体的流场除了具有上述流场板的功能以外,还要兼顾双极板的作用。为提高电池反应气体的利用率,通常排放尾气越少越好,流场设计得好坏直接影响电池尾气的排放量。质子交换膜的膜材料在改进中。有谁知道西门子如何看待Fumatech膜
质子交换膜的催化层可以分为常规憎水催化层、薄层亲水催化层和超薄催化层。早期的催化层是常规的憎水催化层,厚度超过50um,主要是将铂黑或碳载铂催化剂和PTFE微粒混合后,经丝网印刷、涂布和喷涂等方法涂覆到扩散层上并经热处理制得。催化层中的PTFE提供了气体扩散通道,而催化剂则为电子和水的传递提供了通道。但是这种催化层质子传导能力较差,性能不高。后来,为了改进这种催化层的质子传导能力并增加催化剂、反应气体和质子交换膜三相界面的面积,又研制了薄层亲水催化层和超薄催化层。有谁知道中瑞电极使用Fumatech膜质子交换膜主要用氟磺酸型质子交换膜。
质子交换膜中的流场结构包括点状流场、网状流场、平行流场、蛇形流场、多孔流场和交指形流场结构。平行流场和蛇形流场都具有良好的供气和排水能力,是目前常用的流场结构。交指形流场反应气体从入孔进入末端封死的流场通道,迫使气体在压力差的作用下经强制对流通过电极内部到达流道出口段,使反应气体到达催化层表面的距离缩短,传质加快,反应速率提高。此外,气体流动的剪切应力易将阴极中聚集的由于电迁移和电化学反应生成液态水带出电极,减少了阴极水淹现象,从而大幅度提高质子交换膜燃料电池性能。但是这种流场在确保反应气体均匀分配方面还存在着问题,且这种流场需要较大的压力降,增加了额外的功率损耗。点状流场、网状流场和多孔流场因反应气体传输和排水能力较差而应用不多。
离子交换膜分均相膜和非均相膜两类,可以采用高分子的加工成型方法制造。均相膜先用高分子材料如丁苯橡胶、纤维素衍生物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈等制成膜,然后引入单体如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等,在膜内聚合成高分子,再通过化学反应,引入所需的功能基团。均相膜也可以通过单体如甲醛、苯酚、苯酚磺酸等直接聚合得到。非均相膜用粒度为200~400目的离子交换树脂和寻常成膜性高分子材料,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、氟橡胶等充分混合后加工成膜。无论是均相膜还是非均相膜,在空气中都会失水干燥而变脆或破裂,故必须保存在水中。质子交换膜的性能和寿命直接决定电池的性能和寿命。
质子交换膜由于铂或铂合金作为催化剂的主要问题是成本太高,由于Pt的价格高、资源匮乏,使得质子交换膜燃料电池的成本居高不下,限制了大规模的应用,需要进一步降低铂的载量。一种方法是寻找新的价格较低的非铂,非贵金属催化剂;另一种方法是改进电极结构,有效利用铂催化剂,提高Pt的利用率,减少单位面积的使用量。铂或铂合金作为催化剂的主要的问题是其毒化问题。铂催化剂因极富活性而提供了优异的性能。该催化剂对一氧化碳和硫的生成物与氧相比有较高的亲和力,这种毒化效应强烈地制约了催化剂的高度活性,并阻碍了扩展到其中的氢或氧。使得电极反应不能发生,燃料电池性能递减。质子交换膜是质子交换膜燃料电池的主要部件。有谁知道中电丰业用多少Fumatech膜
质子交换膜的好坏直接影响电池的使用寿命。有谁知道西门子如何看待Fumatech膜
质子交换膜的物理、化学性质对燃料电池的性能具有极大的影响,对性能造成影响的质子交换膜的物理性质主要有:膜的厚度和单位面积质量、膜的抗拉强度、膜的含水率和膜的溶胀度。质子交换膜的电化学性质主要表现在膜的导电性能(电阻率、面电阻,电导率)和选择通过性能(透过性参数)上。膜的厚度和单位面积质量。膜的厚度和单位面积质量越低,膜的电阻越小,电池的工作电压和能量密度越大;但是如果厚度过低,会影响膜的抗控强度,甚至引起氢气的泄漏而导致电池的失效。有谁知道西门子如何看待Fumatech膜
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