质子交换膜燃料电池双极板和流场的研究

【摘要】：质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有较高的功率密度和能量转化效率,最有可能成为电动车的动力源。双极板是质子交换膜燃料电池的关键部件之一,不但影响电池的性能,而且影响电池的成本,成为燃料电池产业化的瓶颈。目前双极板材料的研究主要集中在金属板(主要是不锈钢)和石墨板/碳板两种材料上,而这两种材料各有优缺点。理想双极板应该结合这些材料的优点:高导电性、耐腐蚀、重量轻、强度高、密封性能好、化学稳定性好、导热好而且还要易于加工。本论文提出了一种新的复合双极板的制备方法:薄不锈钢板作分隔板,冲压成流场的柔性石墨板代替不锈钢网作为流场板,兼具了金属双极板和石墨双极板的优点。重点研究了金属分隔板的表面改性对燃料电池性能的影响,采用了电镀、化学镀、离子溅射等方法对金属分隔板进行了表面处理,并研究了处理后的不锈钢板的耐腐蚀性及其与柔性石墨流场板之间的接触电阻。测试结果发现,接触电阻的大小顺序依次是电镀银溅射银化学镀锡TiN化学镀铅不锈钢。同时测量了柔性石墨流场板的透气量、各种成分的含量、体电阻等基础数据。另外还研究了流场尺寸对电池性能的影响。最后简要介绍了课题组利用该复合双极板组装了电池组,通过在实际过程中的应用,进一步证实了该种复合双极板的可靠性。

【学位授予单位】：中国科学院研究生院（大连化学物理研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TM911.4

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	【引证文献】
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前3条

1	谷云飞;质子交换膜燃料电池金属双极板成形工艺研究[D];武汉理工大学;2011年
2	赵欢欢;碱性固体聚合物水电解槽流道模拟与优化设计[D];哈尔滨工业大学;2010年
3	艾勇诚;PEM燃料电池气体分配、质量传递与电化学模型及应用[D];武汉理工大学;2007年

	【参考文献】
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前2条

1	邵志刚,衣宝廉,韩明,乔亚光,刘浩,于景荣;质子交换膜燃料电池电极的一种新的制备方法[J];电化学;2000年03期
2	韩明,徐洪峰,衣宝廉;质子交换膜燃料电池新结构[J];电化学;1999年01期

	【共引文献】
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前10条

1	汪圣龙,唐浩林,潘牧,木士春,袁润章;膜电极结构对质子交换膜燃料电池性能的影响[J];材料导报;2003年10期
2	崔东周,肖金生,潘牧,袁润章;质子交换膜燃料电池水、热、气管理[J];电池;2004年05期
3	都君华,李伟善,陈红雨,李红,祝士平;质子交换膜燃料池催化剂的研究进展[J];电池工业;2002年02期
4	杜宇平,陈红雨,冯书丽,杨茂聪,蒋雄;质子交换膜燃料电池发展现状[J];电池工业;2002年05期
5	张东方,潘牧,罗志平;质子交换膜燃料电池的研究进展[J];电池工业;2003年04期
6	葛善海,衣宝廉,付宇,刘浩,张华民;多硫化钠-溴新型再生燃料电池的研究[J];电源技术;2002年05期
7	王凤娥;质子交换膜燃料电池的研究开发及应用新进展[J];电源技术;2002年05期
8	张海峰,衣宝廉,侯明,乔凤桐,张华民;质子交换膜燃料电池双极板的材料与制备[J];电源技术;2003年02期
9	田建华,刘邦卫,刘翔,朱科,陈延禧;造孔剂对PEMFC膜电极性能的影响[J];电源技术;2005年03期
10	王明华,隋升,朱新坚,翟玉春,张国范,王宝莲,马淑燕;扩散层成分和含量对PEMFC性能的影响[J];电源技术;2005年04期

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前3条

1	周震涛;王刚;;锌空气电池空气扩散电极电性能与造孔剂的关系[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
2	王洪红;唐浩林;肖立奇;潘牧;;亲疏水性可调的燃料电池催化层的制备与表征[A];第七届全国氢能学术会议专辑[C];2006年
3	王洪红;唐浩林;肖立奇;潘牧;;亲疏水性可调的燃料电池催化层的制备与表征[A];第七届全国氢能学术会议论文集[C];2006年

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前10条

1	吴博;质子交换膜燃料电池不锈钢双极板电弧离子镀膜改性研究[D];大连理工大学;2011年
2	胡桂林;质子交换膜燃料电池内传递现象的数值模拟[D];浙江大学;2003年
3	朱科;质子交换膜燃料电池Pt/C电催化剂和膜电极的研究[D];天津大学;2005年
4	杨涛;自增湿质子交换膜燃料电池研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
5	贾荣利;石墨化沥青基超细炭粉负载Pt基电催化剂的研究[D];天津大学;2005年
6	严彦刚;表面增强红外光谱在铂族电极上的拓展及应用[D];复旦大学;2007年
7	何广利;质子交换膜燃料电池内部两相流传递特性研究[D];大连理工大学;2007年
8	张扬健;SPE电解池和再生燃料电池膜电极研究[D];清华大学;2007年
9	张健;直接甲醇燃料电池膜电极的制备及电化学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
10	丁玉栋;液相进料直接甲醇燃料电池两相流动与传输特性研究[D];重庆大学;2010年

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前10条

1	张洪卫;直接甲醇燃料电池PtRuNd薄膜催化剂的结构表征和电催化研究[D];昆明理工大学;2009年
2	韩金磊;基于计算流体力学的电化学反应器流场模拟及结构优化[D];吉林大学;2011年
3	连军锋;气体扩散电极的制备和烯啶虫胺农药废水降解机理研究[D];山东大学;2011年
4	阮喻;便携式PEMFC供电系统及其控制方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
5	崔东周;质子交换膜燃料电池气场的模拟与优化[D];武汉理工大学;2004年
6	潘朝光;PEM燃料电池蠕虫石墨/树脂复合双极板的研究[D];天津大学;2004年
7	赵吉诗;PEM燃料电池膜电极性能的研究[D];天津大学;2003年
8	李湘华;质子交换膜燃料电池的气场模拟与水管理[D];武汉理工大学;2005年
9	温小飞;质子交换膜燃料电池的热模拟及软件开发[D];武汉理工大学;2005年
10	耿东森;质子交换膜燃料电池膜电极发电性能的研究[D];北京化工大学;2005年

	【同被引文献】
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前10条

1	胡鸣若,朱新坚,顾安忠,石玉美;质子交换膜燃料电池的水热管理[J];电池;2003年04期
2	田玉冬,朱新坚,曹广益;质子交换膜燃料电池的建模与控制[J];电池;2004年04期
3	葛善海,衣宝廉,张华民;质子交换膜燃料电池模型研究进展[J];电化学;2002年04期
4	李乃朝,衣宝廉;国外燃料电池研究发展现状[J];电化学;1996年02期
5	侯明,吴金锋,衣宝廉,韩明;PEM燃料电池流场板[J];电源技术;2001年04期
6	朱科,陈延禧,韩佐青,张继炎,孙燕宝;质子交换膜燃料电池膜电极活化工艺及机理[J];电源技术;2002年04期
7	邓会宁,王宇新;燃料电池过程的效率[J];电源技术;2005年01期
8	王东,张伟,夏保佳,李国欣;质子交换膜燃料电池金属双极板研究[J];电源技术;2005年08期
9	于平;周平;吴承伟;Lauren Seabrooks;;燃料电池复合材料结构螺纹孔联接的应力分析[J];电源技术;2007年02期
10	曹鹏贞;王红星;王宇新;;质子交换膜燃料电池流道设计[J];电源技术;2007年04期

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前5条

1	詹志刚;质子交换膜燃料电池中水传输机理研究[D];武汉理工大学;2006年
2	王红星;PEMFC流场与电池性能的模拟研究[D];天津大学;2005年
3	徐腊梅;PEM燃料电池动态特性的建模与仿真研究[D];武汉理工大学;2007年
4	张扬健;SPE电解池和再生燃料电池膜电极研究[D];清华大学;2007年
5	刘坤;PEM燃料电池的传输模拟与结构优化[D];武汉理工大学;2008年

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前10条

1	李茂春;PEM燃料电池流场板及其成形工艺研究[D];天津大学;2004年
2	朱蓉文;质子交换膜燃料电池中温度分布的模拟[D];武汉理工大学;2006年
3	薛坤;PEM燃料电池的阴极增湿与水管理研究[D];武汉理工大学;2006年
4	熊济时;质子交换膜燃料电池的流场结构优化与新型流场研究[D];武汉理工大学;2006年
5	余江洪;质子交换膜燃料电池堆的热模拟及优化[D];武汉理工大学;2006年
6	覃有为;车用质子交换膜燃料电池系统的气场模拟及优化[D];武汉理工大学;2006年
7	王振;质子交换膜燃料电池系统特性仿真研究[D];山东大学;2007年
8	涂曙光;车用质子交换膜燃料电池动态特性的研究[D];武汉理工大学;2007年
9	王科;质子交换膜燃料电池双极板流场的研究[D];南京航空航天大学;2007年
10	刘杰;质子交换膜燃料电池的建模与仿真研究[D];武汉理工大学;2008年

	【二级引证文献】
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前1条

1	华周发;质子交换膜燃料电池动态响应研究[D];武汉理工大学;2010年

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前3条

1	钱彩霞;高温质子交换膜燃料电池的模拟与优化[D];武汉理工大学;2010年
2	秦明俊;质子交换膜燃料电池工作性能数值仿真研究[D];上海交通大学;2009年
3	张学梅;燃料电池复合发电系统研究[D];郑州大学;2012年

	【二级参考文献】
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前1条

1	徐洪峰，韩明，衣宝廉，张新革，张恩俊，葛善海;固体聚合物电解质燃料电池的研究[J];电化学;1996年03期

	【相似文献】
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前10条

1	王东,李国欣,夏保佳;质子交换膜燃料电池金属双极板材料腐蚀性能研究[J];复旦学报(自然科学版);2004年04期
2	曹鹏贞;王红星;王宇新;;质子交换膜燃料电池流道设计[J];电源技术;2007年04期
3	李树发;提高水电解槽的密封[J];润滑与密封;1990年02期
4	陈梅;王刚;;质子交换膜燃料电池研究及现状[J];华商;2007年Z3期
5	俞维湖;;“凝胶反应注射成型质子交换膜燃烧电池双极板的装置”获国家发明专利[J];南通大学学报(自然科学版);2008年01期
6	黄瑜;;燃料电池技术的研究现状及展望[J];现代商贸工业;2008年04期
7	丁刚强,罗志平,潘牧,杨绍军;质子交换膜燃料电池核心组件研究进展[J];电池工业;2004年06期
8	张燕,王正;质子交换膜燃料电池[J];可再生能源;2005年04期
9	邹彦文;孙斌;张杰;贺俊;吴兵;;PEMFC复合材料双极板透气性能的研究[J];电池;2006年03期
10	孙从征;管从胜;秦敬玉;丁涛;;质子交换膜燃料电池用铝合金双极板研究[J];腐蚀科学与防护技术;2008年01期

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1	谭俊;邢汝鑫;钱耀川;;靶流对磁控溅射CrN金属双极板耐腐蚀性能的影响[A];2010全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集[C];2010年
2	李碩仁;邱弘興;;燃料电池金属双极板现况与未来发展[A];智能制造技术研发及应用——第十三届海峡两岸机械工程技术交流会论文集[C];2010年
3	肖宇;刘峰;顾大明;李洪霞;黄国胜;李相波;;不锈钢双极板表面Cr2N导电与耐蚀性研究[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
4	黄乃宝;于宏;梁成浩;;镀碳化铬不锈钢双极板在PEMFC环境中的腐蚀机理研究[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
5	兰伟;崔艳华;李晓兵;;导电塑料双极板的制备及性能[A];中国工程物理研究院科技年报（2005）[C];2005年
6	任丽彬;张军;金静;李勇辉;刘兴江;汪继强;;质子交换膜燃料电池双极板初步研究[A];第二十七届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2006年
7	黄明宇;倪红军;朱昱;李飞;骆兵;;中间相碳微球／石墨材料燃料电池双极板的研究[A];第七届全国氢能学术会议论文集[C];2006年
8	黄明宇;倪红军;朱昱;李飞;骆兵;;中间相碳微球／石墨材料燃料电池双极板的研究[A];第七届全国氢能学术会议专辑[C];2006年
9	徐冬清;范永生;刘平;王保国;;全钒液流电池导电双极板材料研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
10	张志然;沈春晖;潘牧;袁润章;;石墨与高铝水泥基复合材料双极板的性能研究[A];第七届全国氢能学术会议论文集[C];2006年

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前10条

1	赵鸿汉;台湾恩良公司研制成功BMC燃料电池双极板[N];中国建材报;2007年
2	翟扬;燃料电池，掀起你的盖头来[N];中国有色金属报;2002年
3	记者姚耀;国产质子交换膜燃料电池验收[N];中国化工报;2011年
4	本报记者马佳;庄林：突破燃料电池价高难题[N];北京科技报;2008年
5	大连新源动力股份有限公司傅云峰;燃料电池与石墨材料工业[N];中国建材报;2004年
6	通讯员王若英;燃料电池发电技术获重大突破[N];中国电力报;2008年
7	王佑;神力氢燃料电池试水商业化[N];第一财经日报;2006年
8	张桦;新型45千瓦轿车用燃料电池发动机通过测试[N];中国工业报;2006年
9	姚耀;45千瓦轿车用燃料电池发动机通过测试[N];中国化工报;2006年
10	本报通讯员宫靖宇白子军本报记者李建成;向“中国钒都”挺进[N];河北日报;2011年

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前10条

1	王利霞;基于渗扩改性不锈钢的船用燃料电池双极板特性研究[D];大连海事大学;2014年
2	阴强;碳纳米管增强酚醛树脂/石墨双极板复合材料的制备与性能研究[D];山东大学;2008年
3	吴芝亮;质子交换膜燃料电池接触电阻数学建模与参数分析[D];天津大学;2008年
4	骆兵;凝胶注模工艺研究及其在制备PEMFC双极板中的应用[D];南京理工大学;2007年
5	沈春晖;水泥/导电填料模压复合材料双极板的制备与性能研究[D];武汉理工大学;2006年
6	王剑莉;表面改性铁基合金的电化学性能研究[D];大连海事大学;2007年
7	杨涛;自增湿质子交换膜燃料电池研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
8	刘宗浩;用于PEMFC的石墨/聚合物复合材料双极板研究[D];天津大学;2005年
9	徐海波;基于TiN制备耐腐蚀电极材料及在能源领域的应用[D];中国海洋大学;2009年
10	周平;燃料电池封装力学及多相微流动[D];大连理工大学;2009年

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前10条

1	潘朝光;PEM燃料电池蠕虫石墨/树脂复合双极板的研究[D];天津大学;2004年
2	李国华;PEM燃料电池鳞片石墨/树脂复合双极板的研究[D];天津大学;2003年
3	乔运乾;基于树叶形态的PEMFC双极板结构设计与优化[D];武汉理工大学;2011年
4	公培旗;复合材料双极板的研究[D];西北工业大学;2001年
5	杨承波;双极板材料非晶合金的晶化与强磁场改性[D];大连理工大学;2006年
6	马小杰;质子交换膜燃料电池用石墨复合板的研究[D];浙江大学;2006年
7	徐靖;质子交换膜燃料电池金属双极板表面改性研究[D];大连海事大学;2007年
8	李映辉;热处理改性不锈钢用作质子交换膜燃料电池双极板[D];大连交通大学;2005年
9	王科;质子交换膜燃料电池双极板流场的研究[D];南京航空航天大学;2007年
10	黄韬;小型直接甲醇燃料电池双极板的研发[D];西安科技大学;2009年

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