高温聚电解质膜燃料电池气体扩散电极及电催化剂

成果编号：30176

价格：面议

完成单位：江苏大学

单位类别：其他高校

完成时间：2020年

成熟程度：试生产阶段

服务产业领域：其他

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发布人：wyao 离线

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项目简介本项目依托国家自然科学基金项目《免微孔层气体扩散电极的构建及其在高温膜燃料电池中的应用研究》，针对高温聚电解质膜燃料电池传统气体扩散电极结构复杂、铂催化剂利用率低、稳定性较差等问题，充分研究新型电极结构特性，构建了结构简单、稳定高效的免微孔层气体扩散电极，制备了以超薄石墨相氮化碳纳米片为载体的高稳定性Pt 基催化剂，进而简化了高温聚电解质膜燃料电池电极制备工艺、降低了电池成本、增强了电池运行稳定性。本项目目前申请发明专利6 项，其中授权发明专利2 项。

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成果介绍

科技计划：国家级：国家自然科学基金项目

成果形式：其他

合作方式：技术转让、共建载体

参与活动：

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 6 项
已授权专利,其中:发明专利 2 项

成果简介

综合介绍

创新要点

技术指标

性能指标 1. 膜电极性能指标单电池在氢空，160 ℃条件下运行。在0.36 V 下，单电池最大功率密度达到0.54 W cm-2；在0.6 V 下，单电池电流密度达到0.29 A cm-2；在恒电流密度0.2 A cm-2 下，单电池运行1400 小时，电压衰减速率达到2 μV h-1。 2. Pt 基催化剂性能指标使用直径5 mm 的旋转圆盘电极、转速1600 rpm、电解质2 mol L-1 H3PO4。5000 圈加速老化测试后，电化学活性比表面积下降12.4%，质量比活性下降23.7%，面积比活性下降12.7%，半坡电位下降14 mV。

其他说明

适用范围、市场前景聚电解质膜燃料电池（PEMFC）往高温发展是一个趋势，因为这可以解决目前低温PEMFC 面临的主要问题，如CO 耐受性差、加湿系统复杂、热附加值低等。其中，基于磷酸（H3PO4）掺杂聚苯并咪唑（PBI）的高温膜燃料电池（HT-PEMFC）是目前最成功的体系。德国、日本等燃料电池技术强国近十年来在这类燃料电池上做了大量研究，主要的商业化产品和部件，如PBI 膜、膜电极（MEA）、气体扩散层（GDL）均来自这些国家。相对而言，我国燃料电池的应用研究主要集中在基于Nafion 膜的低温PEMFC 上，而对HT-PEMFC 研究要少很多，并且大多数这些研究都集中在PBI 及其衍生物膜上，涉及核心组件-膜电极的应用开发更少。本项目通过构建免微孔层气体扩散电极及设计、制备以超薄石墨相氮化碳纳米片为载体的高稳定性Pt 基催化剂，简化了HT-PEMFC 电极制备工艺、降低了电池成本、增强了电池运行稳定性，在固定式热电联供方面及联合甲醇重整现场制氢燃料电池系统产品开发方面具有较好的应用价值。投资概算 200 万元。

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