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学科主题: 物理化学
题名: 质子交换膜燃料电池零下环境适应性与电极制备
作者: 宋微
答辩日期: 2010-05-31
导师: 衣宝廉 ;  俞红梅
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: 本论文以研究质子交换膜燃料电池(PEMFC)零度以下环境适应性为主线,首先探索了Pt/C 催化剂零度以下时的电化学特性,然后考察了电池零下耐受性的影响因素,改进了电极的制备工艺,并进一步对自制薄层覆膜催化层电极(CCM)进行了冰冻循环的相关实验研究。 首先,建立了硫酸三电极体系,通过控制硫酸的浓度,降低了其结冰温度,从而研究了室温到零下范围内Pt/C 催化剂的相关电化学特性。 其次,分别利用气体扩散电极(GDE)和CCM 进行了单电池零下保存的实验。研究结果表明:CCM 结构的电极比GDE 体现出更为优越的冰冻耐受性,而且CCM 催化层的疏水特性是一个关键因素。 然后,基于转印技术和直接喷涂技术分别改进了CCM 电极的制备工艺,提高了催化层的疏水性,进而改善了电池性能。并指出利用热合直接喷涂法制备CCM 时的最佳喷涂温度、最优Nafion®含量以及最优催化剂浆料状态。 另外,利用不同状态的催化剂浆料制备了CCM,并进行了20 次冰冻循环实验。通过考察电池循环过程中各方面性能的变化,指出了何种催化剂浆料更有利于提高电池的冰冻耐受性。 最后,对优化工艺自制CCM 与商业化CCM 进行了平行冷冻实验,在较低温度和多次循环的苛刻条件下,自制CCM 与商业化CCM 体现出相似的冰冻耐受性。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://cas-ir.dicp.ac.cn/handle/321008/116517
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宋微. 质子交换膜燃料电池零下环境适应性与电极制备[D]. 中国科学院研究生院. 2010.
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