發(fā)布時(shí)間：2023-02-12 18:09

　　質(zhì)子交換膜燃料電池是未來車用動力技術(shù)的發(fā)展方向,而催化劑層作為燃料電池的核心構(gòu)件,是決定車用燃料電池的性能、耐久性、成本及零下啟動能力的關(guān)鍵。經(jīng)過近兩百年的發(fā)展,催化劑層目前發(fā)展出三種結(jié)構(gòu):顆粒堆疊、柱狀陣列和纖維排布;其中,纖維排布催化劑層在性能、耐久性及水管理方面具有突出優(yōu)勢。纖維排布型催化劑層主要由靜電紡絲方法制備得到,制備過程直接是決定催化劑層性能的關(guān)鍵,但目前靜電紡絲制備過程中的溶液配方、規(guī)程仍有待進(jìn)一步研究。此外,零下啟動能力是目前限制燃料電池汽車在溫寒帶地區(qū)推廣的關(guān)鍵,而目前尚無研究報(bào)道纖維排布型催化劑層的零下啟動特性及零下啟動老化特征。本文的核心創(chuàng)新點(diǎn)是針對目前纖維排布型催化劑層,研究其零下啟動特性及其零下啟動老化特征,為提升車用燃料電池的性能及零下啟動能力奠定基礎(chǔ)。本文主要部分由四個章節(jié)組成。第二章,針對纖維排布型催化劑層的靜電紡絲制備方法,研究了漿料的配制、漿料的分散、靜電紡絲過程及熱壓過程,并確定了各過程的關(guān)鍵制備參數(shù)。在靜電紡絲過程中,重點(diǎn)介紹了靜電紡絲過程中纖維“失穩(wěn)”現(xiàn)象,并通過溫、濕度控制變量實(shí)驗(yàn),確定了纖維“失穩(wěn)”的溫、濕度邊界。第三章,針對纖維排布型催...

【文章頁數(shù)】：108 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理
    1.3 催化劑層研究概述
        1.3.1 催化劑層制備技術(shù)與結(jié)構(gòu)的演變
        1.3.2 三種結(jié)構(gòu)的催化劑層比較
        1.3.3 纖維排布型催化劑層的研究現(xiàn)狀
    1.4 零下啟動研究概述
        1.4.1 零下啟動研究進(jìn)展
        1.4.2 零下啟動策略研究現(xiàn)狀
        1.4.3 燃料電池零下啟動老化問題
    1.5 本文的研究內(nèi)容
第二章 催化劑層制備過程的研究
    2.1 纖維排布催化劑層的制備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料及裝置
        2.1.2 纖維排布催化劑層的制備過程
    2.2 靜電紡絲過程中纖維“失穩(wěn)”現(xiàn)象的初步探索
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與裝置
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)流程
        2.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    2.3 本章小結(jié)
第三章 催化劑層的零上特性研究
    3.1 催化劑層的物理特性表征
        3.1.1 催化劑層結(jié)構(gòu)特性表征
            3.1.1.1 實(shí)驗(yàn)方法
            3.1.1.2 實(shí)驗(yàn)材料及裝置
            3.1.1.3 鉑顆粒直徑表征的實(shí)驗(yàn)流程及結(jié)果
            3.1.1.4 催化劑層孔隙特性表征的實(shí)驗(yàn)流程及結(jié)果
        3.1.2 催化劑層的材料特性
            3.1.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
            3.1.2.2 實(shí)驗(yàn)材料及裝置
            3.1.2.3 實(shí)驗(yàn)流程及結(jié)果
    3.2 催化劑層的功能特性表征
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)材料及裝置
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)流程及結(jié)果
            3.2.3.1 活化期間電化學(xué)阻抗譜測試
            3.2.3.2 活化后循環(huán)伏安法測試
            3.2.3.3 活化后電化學(xué)阻抗譜測試
            3.2.3.4 活化之后線性掃描伏安法測試
    3.3 催化劑層的發(fā)電特性表征
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)材料及裝置
        3.3.2 實(shí)驗(yàn)流程及損失分離的原理
        3.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    3.4 本章小結(jié)
第四章 催化劑層的零下特性研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)材料及裝置
    4.2 熱壓對零下啟動特性的影響
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)流程
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    4.3 纖維排布催化劑層與顆粒堆疊催化劑層零下特性的對比
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)流程
        4.3.2 平衡吹掃結(jié)果
        4.3.3 零下啟動能力的對比
    4.4 本章小結(jié)
第五章 催化劑層零下啟動過程的老化機(jī)理研究
    5.1 零下啟動前后物理特性
        5.1.1 鉑顆粒直徑的表征
            5.1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料及裝置
            5.1.1.2 實(shí)驗(yàn)流程及結(jié)果
        5.1.2 催化劑層形貌表征
            5.1.2.1 實(shí)驗(yàn)材料和裝置
            5.1.2.2 催化劑層面內(nèi)形貌表征的實(shí)驗(yàn)流程及結(jié)果
            5.1.2.3 催化劑層截面形貌表征實(shí)驗(yàn)流程及結(jié)果
        5.1.3 催化劑層厚度表征的實(shí)驗(yàn)流程及結(jié)果
        5.1.4 催化劑層截面元素分布表征的實(shí)驗(yàn)流程及結(jié)果
    5.2 零下啟動前后功能特性的對比
        5.2.1 線性掃描伏安法測試對比
        5.2.2 循環(huán)伏安法測試對比
        5.2.3 電化學(xué)阻抗譜測試對比
    5.3 零下啟動前后發(fā)電特性的對比
        5.3.1 零下啟動前后極化曲線的對比
        5.3.2 損失分離結(jié)果的對比
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)
    6.1 研究結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
導(dǎo)師及作者簡介
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本文編號：3741574