質子交換膜燃料電池

質子交換膜燃料電池是由膜電極組件組成的一種多層裝置。通常有兩個碳布的氣體擴散層,允許并進行收集氣體和水時的運輸電流和兩個碳支持的鉑基催化劑層中存在電化學反應需要的地方。這些層夾中有質子交換之間允許質子轉移的膜正負極。

一個影響這些質子交換膜性能的關鍵參數就是水含量。水通過加濕氣體進料流供給燃料電池。水和質子交換膜的水合作用程度是影響膜性能的關鍵因素。如果水化程度過低,聚合物表現出極大的離子減少電導率。膜脫水是一種眾所周知的燃料電池失效機理。另一方面,如果水化程度過高,過量的水會淹沒氣體中的孔隙擴散層,阻斷反應部位或阻礙電極內的質子傳輸。

此外,水蒸氣擴散系數也是質子交換膜水分含量的一種表征。

溫度的影響也不可忽視。提高室內操作溫度改善了電極氧化還原反應動力學。然而,如果溫度高于水的沸點,聚合物的含水量降低會導致導電性下降。此外,如果溫度高于聚合物玻璃轉變溫度,聚合物鏈可能發生重排,并導致膜的結構發生改變,膜穩定性變差,降低了膜的機械性能。

由于以上原因,研究這些薄膜在寬溫度和濕度范圍下的行為是非常重要的。











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