质子交换膜燃料电池复合材料双极板的研究.pptx

质子交换膜燃料电池复合材料双极板的研究汇报人：2024-01-15

目录引言质子交换膜燃料电池基本原理与结构复合材料双极板制备工艺与性能研究

目录复合材料双极板在PEMFC中应用研究结果讨论与对比分析结论与展望

引言01

随着全球能源危机和环境污染问题日益严重，开发高效、清洁的能源转换技术成为迫切需求。质子交换膜燃料电池作为一种高效、环保的能源转换装置，受到广泛关注。双极板是质子交换膜燃料电池的关键材料之一，其性能直接影响电池的输出功率、效率和寿命。因此，开发高性能、低成本的双极板材料对于推动燃料电池技术的发展具有重要意义。能源危机与环境污染燃料电池关键材料研究背景和意义

金属材料双极板金属材料具有良好的导电性、导热性和机械强度，但存在易腐蚀、重量大等缺点。目前，国内外学者主要通过合金化、表面改性等手段改善金属双极板的性能。碳材料双极板碳材料具有优良的导电性、耐腐蚀性和轻质特性，成为双极板的理想材料之一。然而，碳材料的脆性、低强度等缺点限制了其应用。针对这些问题，研究者通过添加增强相、优化制备工艺等方法提高碳双极板的性能。复合材料双极板复合材料结合了多种材料的优点，具有优异的综合性能。目前，国内外学者致力于开发高性能的复合材料双极板，如碳纤维增强复合材料、金属基复合材料等。这些材料在保持优良导电性和耐腐蚀性的同时，降低了重量和成本，展现出广阔的应用前景。国内外研究现状及发展趋势

研究内容、目的和意义通过本研究，旨在开发出具有优良导电性、耐腐蚀性、轻质和高强度的复合材料双极板，降低燃料电池的成本和重量，提高其输出功率和效率，推动燃料电池技术的商业化应用。研究目的本研究不仅有助于解决全球能源危机和环境污染问题，推动清洁能源技术的发展，还将为相关产业提供新的增长点和技术支持，促进经济的可持续发展。同时，本研究成果将为复合材料在燃料电池领域的应用提供理论指导和实验依据，推动复合材料科学的深入研究和发展。研究意义

质子交换膜燃料电池基本原理与结构02

阳极反应燃料（如氢气）在阳极催化剂作用下发生氧化反应，释放出电子和质子。质子传输质子通过质子交换膜从阳极传输到阴极。阴极反应氧气（或空气）在阴极催化剂作用下与质子和电子发生还原反应，生成水。电子传输电子通过外电路从阳极流向阴极，形成电流。质子交换膜燃料电池工作原理

双极板用于支撑电池结构、传导电流和分隔氧化剂与还原剂。催化剂层涂覆在质子交换膜两侧，加速阳极和阴极的化学反应。质子交换膜作为电解质，传导质子并隔离燃料和氧化剂。气体扩散层确保燃料和氧化剂均匀分布到催化剂层，同时排出反应生成的水。质子交换膜燃料电池结构组成

双极板材料01具有高导电性、耐腐蚀性、高强度和良好的加工性能。常用材料包括石墨、金属和复合材料等。02质子交换膜材料具有高质子传导性、低燃料和氧化剂渗透性、良好的化学稳定性和热稳定性。常用材料包括全氟磺酸膜等。03催化剂材料具有高催化活性、稳定性和良好的导电性。常用催化剂包括铂及其合金等。关键材料及其性能要求

复合材料双极板制备工艺与性能研究03

123通过模具将复合材料粉末压制成型，优化压制参数如压力、温度和时间，以获得高密度、高强度的双极板。压制成型工艺将复合材料熔融后注入模具中，通过控制注射速度、温度和压力等参数，实现双极板的精确成型。注射成型工艺在加热条件下对复合材料进行压制，利用热塑性变形提高双极板的致密性和力学性能。热压成型工艺制备工艺及优化方法

03热稳定性测试通过热重分析、差热分析等手段，研究双极板的热稳定性能，以确定其工作温度范围。01密度测试通过阿基米德排水法等方法测量双极板的密度，以评估其致密性。02力学性能测试采用拉伸、弯曲、冲击等试验方法，测定双极板的强度、刚度等力学性能。物理性能表征与测试方法

电阻率测试利用四探针法等方法测量双极板的电阻率，以评估其导电性能。耐腐蚀性测试通过浸泡、电化学腐蚀等试验方法，研究双极板在燃料电池环境中的耐腐蚀性能。电池性能测试将双极板组装成燃料电池，进行放电、循环等性能测试，以综合评价其在实际应用中的表现。电化学性能评价方法

复合材料双极板在PEMFC中应用研究04

燃料电池堆组装将多个单体电池通过双极板串联起来，形成电池堆，确保气体和冷却液流通路径的畅通以及电流的传导。气体供应系统为PEMFC提供适量的氢气和氧气或空气，通常通过高压气瓶或现场制氢设备供应。控制系统监测和控制PEMFC的运行状态，包括温度、压力、湿度等参数，确保电池在安全、高效的条件下运行。数据采集与分析记录PEMFC运行过程中的电压、电流、功率等关键数据，为后续性能分析和优化提供依据。PEMFC组装与测试流程

01石墨基复合材料双极板具有良好的导电性和耐腐蚀性，但机械强度较低，易脆裂。02金属基复合材料双极板具有较高的机械强度和良好的导电性，但耐腐蚀性较