質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)因其具有低溫、高效率、零排放等優(yōu)勢(shì)而被認(rèn)為是汽車的終極動(dòng)力源之一。催化劑層(Catalyst Layer,CL)是燃料電池的動(dòng)力反應(yīng)區(qū)域,決定著燃料電池的性能和耐久性。木研究通過(guò)靜電紡絲法成功制備出低鉑載量下具有較高性能的燃料電池納米纖維催化劑層,并采用物理、電化學(xué)方法來(lái)表征其結(jié)構(gòu)與功能。同時(shí),本研究揭示了納米纖維催化劑層的活化機(jī)理,確定了納米纖維催化劑層在不同溫濕度下的運(yùn)行特征,為下一代燃料電池催化劑層的設(shè)計(jì)與發(fā)展提供了新的思路。以下是木文的主要研究?jī)?nèi)容:首先是燃料電池納米纖維催化劑層的制備方法及性能表征部分。該部分通過(guò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)確定了催化劑層的制備規(guī)程,主要包括紡絲溶液配方、均勻靜電紡絲液的制備、靜電紡絲法制備催化劑層;最后制備得到纖維平均直徑在200-800 nm催化劑層,且單根纖維內(nèi)的催化劑分布均勻。對(duì)比不同鉑載量的納米纖維催化劑層發(fā)現(xiàn),隨鉑載量的增大,燃料電池的性能逐漸提升;與相同鉑載量的傳統(tǒng)催化劑層相比,雖然納米纖維催化劑層的厚度(17 μm)是傳統(tǒng)催化劑層(3 μm)的5倍...

【文章頁(yè)數(shù)】：95 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１質(zhì)子交換膜燃料電池工作原理示意圖??Ｆｉｇ．１－１?Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｒｏｔｏｎ?ｅｘｃｈａｎｇｅ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ??

下氫氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成Ｈ＋?（質(zhì)子）和電子，產(chǎn)生的電子通過(guò)外電路傳遞至陰極催化??劑層，而Ｈ＋經(jīng)質(zhì)子交換膜傳遞到陰極催化劑層。這些傳遞到陰極催化劑層的Ｈ＋和電??子與從陰極方向上流入陰極催化劑層的氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，并最終產(chǎn)生水（如圖１－１）??［６］??０??質(zhì)子交換膜燃料電池中....

圖1-1(a)Nafion化學(xué)式:(b)Nafion質(zhì)子傳輸模型/16/Fig.l-1(a)ChemicalstructureofNafion,(b)ProtontransfermodelofNafionf6/

?第一章緒論???１．２質(zhì)子交換膜燃料電池中質(zhì)子傳導(dǎo)介質(zhì)的研究現(xiàn)狀??在燃料電池中，質(zhì)子在陽(yáng)極催化劑層內(nèi)產(chǎn)生，經(jīng)質(zhì)子交換膜后，在明極催化劑層??內(nèi)與氧氣進(jìn)行反應(yīng)，而在整個(gè)質(zhì)子傳輸過(guò)程中，質(zhì)子傳輸?shù)乃俾史浅＞徛�，因此如�??實(shí)現(xiàn)質(zhì)子的快速傳輸一直困擾著研究者。單純的質(zhì)子傳導(dǎo)是不存在....

圖１－４?（ａ）不同直徑Ｎａｆｉｏｎ納米纖維的質(zhì)子傳導(dǎo)率；（ｂ）?Ｎａｆｉｏｎ納米纖維與Ｎａｆｉｏｎ膜在不同??濕度下的質(zhì)子傳導(dǎo)率［２４］??

?ｃａｓｔ?ａｌｉｇｎｅｄ?ａｌｉｇｎｅｄ??圖１－３溶膠凝膠、熱壓、電場(chǎng)誘導(dǎo)、流場(chǎng)誘導(dǎo)等方式產(chǎn)生的膜的（ａ）小角度ｘ射線圖以及（ｂ）??膜面內(nèi)和膜厚方向的質(zhì)子電導(dǎo)率［２１１??Ｆｉｇ．?１－３?（ａ）?２Ｄ?ＳＡＸＳ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ａｎｄ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｖｉｅｗｓ?ｏ....

圖1-6梯度化催化劑層的示意圖tselFig.l-6Schematicrepresentationofagradientcatalystlayer(e}

學(xué)蒸汽沉積、物理或熱蒸汽沉積、噴涂、電沉積將催化劑和質(zhì)子傳導(dǎo)介質(zhì)??ｏｎ膜上，隨后對(duì)膜進(jìn)行烘干，這也是目前車用ＰＥＭＦＣ催化劑層制備的主??是這類催化劑層存在反應(yīng)氣體分布不均的現(xiàn)象，而這種不均勻性會(huì)導(dǎo)致催??溫度、電流、電壓等物理量的差異［３７＿３９］。因此，對(duì)于沉積法制備的催化....

本文編號(hào)：3940083