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DICP OpenIR  > 中国科学院大连化学物理研究所  > 学位论文
学科主题: 物理化学
题名: 阴极杂质气体对质子交换膜燃料电池性能的影响及对策研究
作者: 傅杰
答辩日期: 2009-02-28
导师: 衣宝廉,侯明
专业: 化学工程
授予单位: 中国科学院研究生院
学位: 博士
摘要: 质子交换膜燃料电池(PEMFC)因其操作温度低、启动迅速、动态响应时间短等优点,作为新一代的汽车动力有着良好的应用前景。由于直接采用环境空气作为阴极的氧化剂,因此PEMFC的性能与环境空气的质量密切相关。实验证明,空气中含有的各种气体杂质会对电池产生负面影响,尤以含S杂质对电池的毒性最强。因此系统地评价空气中杂质气体对电池性能的影响并提出解决对策具有重要的现实意义。 首先,研究了空气中含有的NOx对电池性能的影响及其中毒机理。得出了NOx对电池的影响较小,且较容易完全恢复的结论。其次,通过在空气中兑入一定比例的SO2,并结合恒电流放电曲线、极化曲线、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)等方法,系统地分析了空气中含有的SO2造成PEMFC的催化剂中毒行为以及对电池性能影响的规律,为进一步系统分析电池中毒的机理和提出有效的解决方法奠定了基础。 另外,详细地研究了SO2¬在PEMFC阴极电催化剂表面中毒的机理。通过EIS和CV的方法,探究了中毒过程中电化学活性面积(ECA)与电荷转移电阻(Rct)的关系。SO2在Pt表面的吸附与氧化表现出很强的电位依赖性。指出在PEMFC实际应用中,不同的操作电压导致SO2对电池的毒化效果不同。 本文还研究了空气中同时含有低浓度的NOx和SO2时对电池性能的影响。结果表明,由于二者间的竞争吸附,NO2的存在抑制了SO2对电池的毒化作用,因此混合气对电池性能的影响并没有SO2单独存在时那么显著。最后,为了解决SO2的毒化问题,探索了电池内部处理的方法,在扩散层及微孔层中担载催化剂,较好地缓解了杂质对电池的影响。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://cas-ir.dicp.ac.cn/handle/321008/114965
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傅杰. 阴极杂质气体对质子交换膜燃料电池性能的影响及对策研究[D]. 中国科学院研究生院. 2009.
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