硼氢化钠水解制氢

质子交换膜燃料电池技术的迅速发展大大促进了对氢的廉价制取和高效储存的研究。作为一种安全、方便的新型制氢技术,硼氢化钠水解制氢成为当前燃料电池氢源研究中的热点课题之一。本文介绍了硼氢化钠制氢原理,综述了硼氢化钠水解催化剂和反应动力学研究进展,并对硼氢化钠制氢技术实用化前景进行了展望。     

离子交换膜燃料电池汽车

本文综述了离子交换膜燃料电池汽车应用发展背景,现状及商业化前景,探讨了离子交换膜燃料电池及其系统关键技术．     

车用质子交换膜燃料电池材料部件

车用燃料电池主要包括质子交换膜燃料电池、金属-空气燃料电池等,其中质子交换膜燃料电池是目前车用燃料电池的主要开发对象(以下简称车用燃料电池)。经过全球范围内近十年的持续研发,车用燃料电池在能量效率、功率密度与比功率、低温启动等功能特性方面已经取得了突破性进展,新一轮的燃料电池汽车产业化浪潮正在迫近。然而,车用燃料电池的耐久性和成本还没达到预期商业化目标,是其产业化的最后障碍。探索和研发燃料电池用新型关键材料部件是解决这两大问题、推进其商业化进程的关键所在,也是车用燃料电池长期的研究重点和热点。本文系统地梳理了近几年来车用燃料电池质子交换膜、催化层、气体扩散层、双板板关键材料部件的研究进展和成果,并分类进行了简要评述,分析了其性能与商业化目标的差距。最后展望了车用燃料电池关键材料部件今后的发展方向。     

甲醇水蒸汽重整微反应器性能研究

燃料电池具有工作效率高、无污染物排放等优点,因此,燃料电池技术的研究和开发受到各国政府和大公司的重视.燃料电池的最佳原料为氢,自从燃料电池诞生起,供氢与燃料电池本身都是同样重要的核心技术[1].甲醇水蒸汽重整制氢是近年来发展较快的制氢方法,具有操作方便、原料易得、反应条件温和、副产物少等优点,而且装置规模大小均宜,并可做成便携式来满足不同用户对氢源的要求[2].本文采用制氢微反应器进行甲醇水蒸汽重整实验,研究了反应温度、进料速度、水醇比和反应时间对甲醇转化率、CO2选择性等的影响.     

车用燃料电池耐久性研究

经过世界范围内近十年的持续研发,车用燃料电池在能量效率、体积与质量功率密度、低温启动等功能特性方面已经取得了突破性进展,新一轮的燃料电池汽车产业化浪潮正在迫近。然而,燃料电池的耐久性仍没达到商业化目标,且耐久性问题涉及面广、挑战大,成为当前燃料电池汽车产业化的主要棘手问题,构成了车用燃料电池在车辆技术方面产业化的最后障碍。车用燃料电池的耐久性已经引起了世界各国研究人员的广泛关注,本文归纳分析了车用燃料电池催化剂及其载体、质子交换膜及电极离子导体、气体扩散层、金属双极板等关键材料及部件的性能衰减机制,以及梳理了应对性能衰减的新材料、新技术与系统控制策略等耐久性最新研究进展,最后对车用燃料电池失效机制及其缓解研究提出了新的方向,以期对认识和提升燃料电池耐久性具有指导和借鉴意义。     

离子色谱法在氢燃料电池汽车用氢气中的应用现状及展望

氢燃料电池汽车用氢气中痕量杂质会影响氢燃料电池的性能,国内外标准均严格规定了痕量杂质的限值要求。离子色谱法（IC） 具有操作简单、分析快速、灵敏度高、选择性好、可多组分检测的特点,ISO 14687－2∶2012、SAE J2719∶2015和GB/T 37244－2018等标准均涉及到离子色谱法分析其中的部分指标。目前离子色谱法在环境空气、固定污染源废气、天然气、烟气等气体分析领域有广泛应用,在氢燃料杂质的分析领域尚在起步阶段。该文综述了氢燃料和其他气体分析领域中总卤化物、甲酸、氨和总硫化物的分析方法,将离子色谱与不同分析技术进行比较。并基于离子色谱在其他气体杂质分析领域的应用进展,对其在氢燃料电池汽车用氢气杂质分析中的应用作出展望。     

燃料电池膜电极衰减机制及其抗老化策略北大核心CSCD

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有高能量效率和高能量密度、低温快速启动、结构紧凑、无污染、低噪声等优点,在氢能汽车、固定式电站、水下潜艇和通讯电源等方面具有广泛的应用前景.目前影响燃料电池商用化的主要问题是成本和寿命,特别是在工况下急剧的启停、干湿、温度等变化,以及随之带来的机械及电化学老化,严重影响了燃料电池核心部件膜电极的耐久性和稳定性,导致燃料电池寿命大幅度下降.动态负载下燃料电池的寿命较短,距离燃料电池汽车商业化目标寿命仍有较大距离.因此,开发快速有效的膜电极加速老化测试程序,研究膜电极的耐久性,揭示燃料电池失效机理,寻找解决措施,对提高燃料电池使用寿命,推动燃料电池技术商业化,实现国民经济可持续发展具有重大意义.本文通过对比研究膜电极老化测试,从催化材料、质子交换膜以及启停控制策略应用等方面,分析电极、质子交换膜等关键材料的衰减物化机理,从材料科学领域深入探讨提升关键材料耐久性的方法及机理.为燃料电池的各部件制备与设计完善评价体系,推进燃料电池商用化发展.     

车用燃料电池启停工况性能衰减

车用燃料电池(质子交换膜燃料电池)技术经过二十余年的持续研发和不断突破,使得燃料电池汽车性能基本满足了商业化指标,并成为当前备受瞩目的新能源汽车。然而,质子交换膜燃料电池伴随实际车况变化会经历燃料供应、湿度、温度、电流、电压等复杂循环过程,造成燃料电池的关键材料衰减加速,并且车用燃料电池的耐久性问题棘手且涉及面广。本文针对车用燃料电池的启停工况,归纳分析了启停工况下燃料电池的研究过程、衰减机理、实验论证、建模分析,并从燃料电池系统管理角度分析了启停衰减的缓解策略。通过对已有启停工况下质子交换膜燃料电池性能衰减失效的梳理,提出了本文的观点、分析和解释。     

脂肪酸(酯)脱氧制备生物燃料研究现状

随着全球能源消耗量的增长,传统化石燃料等不可再生能源将日趋枯竭且环境污染等弊端日益突显.利用绿色、可再生生物质资源,尤其是脂肪酸(酯)脱氧转化制备液体燃料已成为全球关注的热点.脂肪酸(酯)脱氧过程中氢源的不同,直接影响脱氧的反应路径、效率和成本.鉴于此,本文根据氢源的不同,综合分析了近年来脂肪酸(酯)的直接加氢脱氧、原位加氢脱氧、脱羧脱羰等过程的研究进展.提出了未来脱氧过程的主要发展方向和研究重点,为商业化脱氧技术的开发提供新的助力.     

车用燃料电池技术的现状与研究热点

燃料电池汽车作为清洁能源汽车的一部分近十几年来得到很大的发展。然而燃料电池的寿命、成本仍然是制约其商业化的瓶颈,其中材料是根本问题。本文对组成燃料电池的三种关键材料电催化剂、质子交换膜、双极板的发展现状进行了综述,并对研究热点进行了剖析。针对燃料电池在车载工况存在的问题,如电催化剂衰减、膜降解、双极板腐蚀等,基于已有试验结果和理论分析指出了可能的解决方案、对策与发展方向。     

Direct methanol fuel cells for vehicular applications

Dramatic technological advances for the proton exchange membrane fuel cell have focused attention on this technology for motor vehicles. The fuel cell vehicles (FCVs) have the potential to compete with the petroleum-fueled internal combustion engine vehicles (ICEVs) in cost and performance while effectively addressing air quality, energy insecurity, and global warming concerns. Methanol being a liquid can be easily transported and can be supplied from the existing network of oil company distribution sites. Recently, combining improved catalysts with fuel cell engineering, it has been possible to overcome some of the difficulties that have frustrated previous research and development efforts in realizing a commercially viable direct methanol fuel cell. Direct methanol fuel cells (DMFCs) with power densities between 0.2 and 0.4 W/cm² at operational temperatures in the range 95–130 °C have been developed. These power densities are sufficient to suggest that stack construction is well worth while. This paper reviews recent advances and technical challenges in the field of DMFCs. Received: 27 May 1997 / Accepted: 25 November 1997     

YSZ中温燃料电池的稳态模拟

依据同时考虑电化学及热平衡耦合的二维模拟软件 ,计算了薄膜钇稳氧化锆 (YSZ)中温燃料电池在不同工作条件下的稳态特性 .通过电流～电压关系参数进行自拟合实验 ,格点选取由平衡收敛性和计算效率而得 ,研究了不同连接体、气流流向设计等工作条件下的温度场 ,给出了不同工作温度下输出功率及电池效率与工作电压的关系 .对温度场的分析表明 :电池板内最高温度及最大温差以并流为最小 ,交叉流为最大 ,并流是最好的气流流向设计 .与以陶瓷材料作连接体相比 ,使用金属连接体能显著减小热应力和电池板内最高温度 ,受益最大的是交叉流 ,其最高温度及最大温差均小于陶瓷连接体的并流设计 .不同的气流流向对于输出功率及电池效率影响很小 ,对并流和金属连接体组合 ,给出了工程设计的燃料分布、电流密度、Nernst势及温度梯度在典型工作条件下的情形     

Current status of automotive fuel cells for sustainable transport

Automotive proton-exchange membrane fuel cells (PEMFCs) have finally reached a state of technological readiness where several major automotive companies are commercially leasing and selling fuel cell electric vehicles, including Toyota, Honda, and Hyundai. These now claim vehicle speed and acceleration, refueling time, driving range, and durability that rival conventional internal combustion engines and in most cases outperform battery electric vehicles. The residual challenges and areas of improvement which remain for PEMFCs are performance at high current density, durability, and cost. These are expected to be resolved over the coming decade while hydrogen infrastructure needs to become widely available. Here, we briefly discuss the status of automotive PEMFCs, misconceptions about the barriers that platinum usage creates, and the remaining hurdles for the technology to become broadly accepted and implemented.     

银在质子交换膜燃料电池空气阴极内促进氧传递研究

利用离子交换及随后的氢还原,将单质银负载在质子交换膜(Nafion)孔道内.TEM、XRD表征载银Nafion膜的结构,电化学极限电流法测定氧在载银Nafion膜内的扩散系数.结果表明,因银晶颗粒大于Nafion孔道直径,致使Nafion孔道有所扩张;氧在载银Nafion膜内的扩散系数是无银Nafion膜的4倍.据此,把银引入质子交换膜燃料电池空气阴极催化剂表面的Nafion薄层,则电池的性能在高电流密度下有明显的提高,显示了银对该电极内氧传递的促进作用.     

基于水溶性多金属氧酸盐的光催化燃料电池

以水溶性多金属氧酸盐作为光催化剂和电子载体构建了一种新型光催化燃料电池.该光催化燃料电池发生燃料的均相光催化降解反应,可实现在无光照情况下的持续放电.使用生物柴油副产物甘油作为燃料时,该光催化燃料电池的输出功率达0.24 m W/cm~2.在持续光照条件下,电池可长时间运转近50 h,电流稳定在0.75 m A/cm~2以上.甘油在电池中可持续循环放电,根据实际的反应程度可被转化为醛和酸,进一步氧化得到COx.对多种有机燃料的应用表明该光催化燃料电池具有广泛的适用性.     

Durable High-Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cells Enabled by the Working-Temperature-Matching Palladium-Hydrogen Buffer Layer

The durability degradation during stack-operating conditions seriously deteriorates the lifetime and performance of the fuel cell. To alleviate the rapid potential rise and performance degradation, an anode design is proposed to match the working temperature of high-temperature proton exchange membrane fuel cells (HT-PEMFCs) with the release temperature of hydrogen from palladium. The result is significantly enhanced hydrogen oxidation reaction (HOR) activity of Pd and superior performance of the Pd anode. Furthermore, Pd as hydrogen buffer and oxygen absorbent layer in the anode can provide additional in situ hydrogen and absorb infiltrated oxygen during local fuel starvation to maintain HOR and suppress reverse-current degradation. Compared with the traditional Pt/C anode, the Pd/C also greatly improved HT-PEMFCs durability during start-up/shut-down and current mutation. The storage/release of hydrogen provides innovative guidance for improving the durability of PEMFCs.     

国外燃料电池研究发展现状

国外燃料电池研究发展现状①（参加１９９６年２月第二次国际燃料电池（日本神户）会议（２ｎｄＩＦＣＣ）观感）李乃朝衣宝廉（中科院大连化学物理研究所,大连１１６０１１）燃料电池（ＦＣ）是继火力、水力和核能之后的第四种发电方式,其特点是高效、清洁、低噪音、负...     

一种新型的甲酸/铁离子燃料电池

以甲酸为燃料、 Fe³⁺为氧化剂组成了一种新型的甲酸/铁离子燃料电池, 阳极催化剂为多壁碳纳米管(MWCNT)或β-环糊精修饰的MWCNT(β-CD-MWCNT)负载的金属钯或钯锡纳米颗粒: PdSn/MWCNT, Pd/β-CD-MWCNT和PdSn/β-CD-MWCNT. 运用循环伏安(CV)和计时电流(CA)等技术研究了各催化剂在碱性条件下对甲酸氧化反应的电催化活性. 结果表明, 加入适量的金属锡能促进钯对甲酸的电催化氧化, 甲酸氧化电位提前, 电流密度增加; 环糊精的改性对催化剂电催化活性有一定提升. 将上述催化剂制成电池阳极片, 碳粉制成电极阴极片, 组成甲酸/铁离子燃料电池并测试其放电性能. 结果表明, 电池的开路电压在0.981.20 V之间; 以PdSn/β-CD-MWCNT为阳极时, 其最大放电电流密度达50 mA/cm², 最大功率密度达12.6 mW/cm², 远优于以Pd/C为阳极的电池性能.     

Evaluation and Model of Performance of A Tubular Solid Oxide Fuel Cell

Introduction Fuel cells are devices that convert the chemicalenergy into electricity directlyviathe reaction of fuelswith oxidants. They can achieve greater electrical effi-ciency than that obtained from conventional heat en-gines, which is a highly environmentally friendly meth-od of electric power production. Furthermore, addition-al efficiency can be obtained by adding a bottoming cy-cle to recover the heat from the hot gas exhausted froma solid oxide fuel cell(SOFC)[1—3].Planar and tubu…