简述质子交换膜燃料电池的机械结构

阿布 2024-06-17 04:39:14
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质子交换膜燃料电池的基本结构主要由质子交换膜、催化剂层、扩散层、集流板(又称双极板)组成。聚合物电解质膜被碳基催化剂所覆盖,催化剂直接与扩散层和电解质两者接触以求达到最大的相互作用面。催化剂构成电极,在其之上直接为扩散层,电解质、催化剂层和气体扩散层的组合被称为膜片-电极组件。质子交换膜质子交换膜(pem)是质子交换膜燃料电池的核心部件,是一种厚度仅为50~180um的薄膜片,其微观结构非常复杂。它为质子传递提供通道,同时作为隔膜将阳极的燃料与阴极的氧化剂隔开,其性能好坏直接影响电池的性能和寿命。它与一般化学电源中使用的隔膜有很大不同,它不只是一种隔离阴阳极反应气体的隔膜材料,还是电解质和电极活性物质(电催化剂)的基底,即兼有隔膜和电解质的作用;另外,pem还是一种选择透过性膜,在一定的温度和湿度条件下具有可选择的透过性,在质子交换膜的高分子结构中,含有多种离子基团,它只容许氢离子(氢质子)透过,而不容许氢分子及其他离子透过(a)pemfc的基本结构(b)质子交换膜燃料电池组的外观图1质子交换膜燃料电池的基本结构质子交换膜燃料电池对于质子交换的需求非常高,质子交换膜必须具有良好的质子电导率、良好的热和化学稳定性、较低的气体渗透率,还要有适度的含水率,对电池工作过程中的氧化、还原和水解具有稳定性,并同时具有足够高的机械强度和结构强度,以及膜表面适合与催化剂结合的性能质子交换膜的物理、化学性质对燃料电池的性能具有极大的影响,对性能造成影响的质子交换膜的物理性质主要有,膜的抗拉强度、膜的含水率和膜的溶胀度。质子交换膜的电化学性质主要表现在膜的导电性能(电阻率、面电阻,电导率)和选择通过性能(透过性参数片)上。 20210311
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