质子交换膜性能优化

ImageForArticle_18783_15752925504955507.jpg

图片来源:Kaca Skokanova/Shutterstock.com

聚合物电解质膜燃料电池(PEFMCs),又称质子交换膜燃料电池,作为一种能量密集、高效、便携的电源具有巨大的潜力。通过产生氢燃料,燃料电池系统可以成为以不可再生碳氢燃料为动力的内燃机的一种实用替代品。

在制造过程中,热压方法可以生产出对温度、压力和挤压时间非常敏感的pemfc。范围精密加热压板和实验室液压机为精确控制这些参数,优化燃料电池性能,Specac提供了一个负担得起和紧凑的解决方案。

随着全球化石燃料储量的不断枯竭,研究替代燃料的需求日益迫切。全球电力基础设施依赖化学燃料,因为它们的能量密度、使用的便捷性以及同时的储量。特别是交通运输业,约占全球电力消耗的25%。1满足未来能源需求的唯一途径是开发替代燃料。

一个很有前途的替代石油燃料内燃机的方法是氢燃料电池。氢通常是通过电解水(产生氢和氧)产生的,这需要一个外部电源。

利用太阳能或风能等可再生能源来生产氢气,有可能使氢燃料电池成为一种能量密度高、效率高的完全可再生能源存储设备。基于氢燃料电池的能源基础设施将从能源生产的方程式中完全去除二氧化碳排放。这只会排放水,而水是燃料的主要前身。

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)显示出特殊的前景,并提供了一些优点。2膜电极组件(MEA)位于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心,它包含一个可以传导质子,但最重要的是,不能传导电子的电解聚合物膜。

催化剂有助于氢在阳极分裂成质子和电子。产生的质子通过聚合物膜(通常是Nafion膜)传导到阴极。与此同时,电子通过外部电路来提供电源(例如,汽车上的电动机)。当电子和质子在阴极与质子和氧重新结合时,就产生了水。

与其他燃料电池结构相比,pemfc的启动时间非常短——通常只有几秒钟。它们的工作温度也比大多数其他类型的燃料电池低得多,通常低于120°C。3.由于这两个特性,pemfc非常适合应用于汽车。

汽车、公交车、后备电力系统和大型发电都应用了pemfc。然而,由于成本和变质问题,广泛采用是被阻止的。45,67pemfc的性能优化研究仍在进行中,最终目标是生产一种能够取代内燃机的无碳可再生能源。

优化质子交换膜效率

燃料电池的主要功能部件是MEA。它由质子交换膜、催化剂层和气体扩散层(GDL)组成。热压法通常用于组装它们,包括在GDL或膜上铺一层催化剂薄膜。然后将这两层材料夹在一起放入加热的水压机中。

研究人员已经分离出了几种可能影响pemfc性能的方法,这些方法受膜电极组件(MEA)的制造条件的影响。8结果表明,燃料电池的性能受温度、压力和挤压时间等因素的影响。

pemfc的IV特性和最大输出功率对这些因素都很敏感。在制造过程中使用的温度对最大输出功率的影响特别大。来自巴斯克地区大学的研究人员发现,在热压过程中,只要改变10°C,燃料电池的最大功率输出就会增加近一倍。

在通过热压制造有效的pemfc时,对温度、压力和压制时间的精细控制显然是至关重要的。Specac的台式液压机和加热压板系列为严格控制的热压燃料电池MEAs制造提供了一个紧凑的解决方案。910

可安装Specac液压机与热压板为了在高达300℃的温度下压制膜材料亚博网站下载°C,负载达15吨。数字温度控制纳入Specac的加热模板,提供特殊的温度控制,稳定性±1°C。压板可以很容易地安装在Specac液压机上。它们的特点是连接块的水冷却,以隔离压力机的任何加热影响,并使高效加热和冷却模板。

参考资料及进一步阅读

  1. 国际能源展望2016 |可以在:https://web.archive.org/web/20170727110053/https: / / www.eia.gov /观点/ ieo / pdf / 0484 (2016). pdf。(访问日期:2019年3月8日)
  2. 质子交换膜在燃料电池中的应用。Int。j .氢能源35, 9349 - 9384(2010)。
  3. Reguera G。et al。硫还原Geobacter燃料电池中生物膜和纳米线的产生导致电流增加。达成。环绕。Microbiol。72, 7345 - 7348(2006)。
  4. AC Transit订购4个更多UTC动力燃料电池系统,用于加州公共交通巴士。
  5. 懦夫,w . B。通用燃料电池项目23,(2013)。
  6. PEMFC寿命和耐久性概述
  7. 固定| Nedstack。可以在:http://www.nedstack.com.(访问日期:2019年3月15日)
  8. 陈志强,王志强,王志强,等。PEMFC性能的影响因素研究进展。Int。j .化学。反应。Eng。6,(2008)。
  9. 液压机|实验室压力机- Specac。可以在:https://www.specac.com/en/products/sample-preparation/hydraulic-press.(访问日期:2019年3月18日)
  10. 加热台板|电加热- Specac。可以在:https://www.specac.com/en/products/sample-prep/platens/electric/platens.(访问日期:2019年3月18日)

此信息已从Specac Ltd提供的材料中获取、审查和改编。亚博网站下载

有关此来源的更多信息,请访问Specac有限公司

引用

请在你的文章、论文或报告中使用下列格式之一来引用这篇文章:

  • 美国心理学协会

    Specac Ltd.(2020, 4月09日)。质子交换膜性能优化。AZoM。于2021年10月18日从//www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=18783检索。

  • MLA

    Specac有限公司“质子交换膜性能优化”。AZoM.2021年10月18日。< //www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=18783 >。

  • 芝加哥

    Specac有限公司“质子交换膜性能优化”。AZoM。//www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=18783。(2021年10月18日生效)。

  • 哈佛大学

    Specac有限公司2020。质子交换膜性能优化.viewed september 21, //www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=18783。

问一个问题

关于这篇文章,你有什么问题想问吗?

离开你的反馈
提交