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《质子交换膜燃料电池气体扩散层的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第18卷第4期化 学 进 展Vol.18No.42006年4月PROGRESSINCHEMISTRYApr.,20063质子交换膜燃料电池气体扩散层的研究进展33王晓丽 张华民 张建鲁 徐海峰 衣宝廉(中国科学院大连化学物理研究所燃料电池工程中心 大连116023)摘 要 气体扩散层在燃料电池中起到支撑催化层、收集电流、传导气体和排出反应产物水的重要作用。本文对气体扩散层的组成、制备方法及参数优化的实验研究现状进行了综述,介绍了现有的气体扩散层性质的各种表征方法,指出了研究中存在的问题,提出了气体扩散层的进一步改进方向。关键词 质子交换膜燃料电池 气体扩散层 气体
2、传递 水管理中图分类号:TM911文献标识码:A文章编号:10052281X(2006)0420507207ProgressofGasDiffusionLayerforProtonExchageMembraneFuelCells33WangXiaoliZhangHuaminZhangJianluXuHaifengYiBaolian(FuelCellR&DCenter,DalianInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciences,Dalian116023,China)AbstractGasdiffusionlay
3、er(GDL),acomponentofprotonexchangemembranefuelcell(PEMFC),playsanimportantroleinsupportingthecatalystlayer,conductingelectrons,andaffectingthediffusionofreactantsandwater.Inthispaper,thecompositions,presentfabricationprocessesandpropertiesofGDLarereviewed.Characterizationtechniquesand
4、drawbacksofthesestudiesaredescribed.ThedevelopmenttrendsofGDLareproposed.KeywordsPEMFC;gasdiffusionlayer;gastransportation;watermanagement气体扩散层通常由基底层和微孔层组成,其结1 引 言构如图1所示。基底层通常使用多孔的碳纸、碳布,质子交换膜燃料电池作为一种高效、环境友好其厚度约为100—400μm,它主要起支撑微孔层和催[1]的发电装置,近年来成为各国研究开发的热点。化层的作用。微孔层通常是为了改善基底层的孔隙其核心部件膜电
5、极三合一(MEA)通常由气体扩散结构而在其表面制作的一层碳粉层,厚度约为10—层、催化层和质子交换膜通过热压工艺制备而成。100μm,其主要作用是降低催化层和基底层之间的气体扩散层由导电的多孔材料组成,起到支撑催化接触电阻,使气体和水发生再分配,防止电极催化层层、收集电流、传导气体和排出水等多重作用,实现“水淹”,同时防止催化层在制备过程中渗漏到基底了反应气体和产物水在流场和催化层之间的再分层。气体扩散通道是由经过憎水处理的憎水性的孔配,是影响电极性能的关键部件之一。道充当,聚四氟乙烯(PTFE)是常用的憎水剂,而未本文对气体扩散层的作用、制备工艺及影响因经憎水处
6、理的亲水性的孔道充当产物水的传递通素进行了阐述,并介绍了表征评价气体扩散层性能道。由于作为扩散层基底的碳纸或碳布以及微孔层的各种手段。的碳粉都具有良好的导电性,从而可以完成电子传导的任务。厚度是影响扩散层性能的一个重要参2 气体扩散层的组成、制备及优化数,扩散层太厚,气体传递路径长,增加了传质阻力,211 气体扩散层的组成传质极化严重;如果扩散层太薄,会发生催化剂渗漏收稿:2005年4月,收修改稿:2005年6月3国家自然科学基金项目(No.20206030)和国家自然科学基金重点项目资助(No.50236010)33通讯联系人 e2mail:zhanghm@di
7、cp.ac.cn©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.·508·化 学 进 展第18卷到催化层的情况,缩小了三相反应区,影响电极性紧密表面平整,减小接触电阻,提高导电性能;(4)具能。另外从机械强度的角度看,太薄的扩散层在电有一定的机械强度,利于电极制作;(5)适当的亲水P池组装力的作用下容易发生孔结构的破坏。理想的憎水性能;(6)具有化学稳定性和热稳定性;(7)低的扩散层应满足3个条件:良好的排水性、良好的透气制造成本,高的性价比。[2]性和良好的导电性。扩散层的制备工艺,各
8、组成可用作
