1 1.中国石油大学(华东) 新能源学院, 青岛266580
2 2.山东能源集团有限公司新能源事业部, 济宁 273500
3 3.西安交通大学 材料科学与工程学院, 西安 710049
气体扩散层(GDL)是质子交换膜燃料电池(PEMFCs)的关键部件之一, 成本占燃料电池膜电极的40%~50%。开发低成本、高性能的GDL生产工艺, 可以降低燃料电池成本, 推动燃料电池商业化进程。本研究以纤维素棉布为原料, 通过铁基化合物的催化石墨化作用, 在较低温度(1500 ℃)下生成了一种高导电、高孔隙率的柔性生物质碳布。碳布由相互连接的微米级碳纤维组成, 形成了丰富的孔道, 其孔隙率为76.93%。经过铁基化合物催化, 碳纤维的表面原位生成了大量碳纳米管团簇, 增加了碳布的导电性, 使其平面电阻率降低至34 mΩ·cm, 垂直电阻率在 2 MPa压力下降低至2.8 mΩ·cm, 性能达到商业碳布的标准。生物质碳布作为气体扩散层的燃料电池在0.7 A·cm-2电流密度处功率密度达到0.4 W·cm-2, 超过了相同催化剂(Pt)负载量的商业碳布(0.34 W·cm-2)的电池功率密度。本研究制备的生物质碳布制备简单、价格低廉、性能优秀, 为开发低成本、高性能气体扩散层提供了新的思路。
生物质 碳布 碳纳米管 气体扩散层 燃料电池 biomass carbon cloth carbon nanotube gas diffusion layer fuel cell
1 华南农业大学工程学院，广州 510642
2 岭南现代农业科学与技术广东省实验室，广州 510642
3 广东省燃料电池技术重点实验室，广州 510641
质子交换膜燃料电池是一种高效清洁的发电技术，具有反应动力学快、启动温度低等特点。目前质子交换膜燃料电池技术发展迅速，有望得到广泛推广和普及。本文从质子交换膜燃料电池核心组件出发，对近年来质子交换膜燃料电池的发展进行了简要概述。从材料出发，对核心组件进行分类，详细介绍了质子交换膜、催化剂以及气体扩散层的研究现状和技术特点，综述了各组件的研究方法、改进方法以及研究进展，展望了质子交换膜燃料电池的研究方向和未来发展趋势。基于高温环境下的各种优势，具有短侧链、低当量的且适用于高温低湿环境的质子交换膜仍将是重点研究对象。质子交换膜燃料电池将进一步向低Pt甚至无Pt方向发展，同时未来将实现无增湿条件下的水平衡。
燃料电池 质子交换膜 聚合物膜材料 气体扩散层 氧还原催化剂 氧还原反应 fuel cell proton exchange membrane polymer membrane material gas diffusion layer oxygen reduction catalyst oxygen reduction reaction
哈尔滨工业大学材料科学系, 黑龙江 哈尔滨 150001
在Ti6Al4V合金表面上进行了激光重熔NiCrBSi+TiN涂层试验,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等手段对熔覆层的组织进行了分析。探讨了TiN的行为及其对组织的影响,测试了熔覆层显微硬度。结果表明, 熔覆层由(Cr-Ni-Fe),TiN,NiB,Cr2Ti,Ti2Ni等相组成。在激光重熔过程中TiN颗粒发生了大量的分解, 部分分解而来的[Ti],[N]参与熔池冶金反应,[Ti]与NiCrBSi粉末中的Ni,Cr元素发生反应形成Cr2Ti,Ti2Ni金属间化合物,而[N]在冷却时又以TiN,TiN0.3,TiN0.9三种形式在不同部位原位析出,在结合区与热影响区之间有5～6 μm的扩散层,Ni元素在扩散层内有明显的浓度梯度。
激光技术 激光重熔 扩散层 复合涂层 金属间化合物
