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酸性环境对PEM燃料电池弹性体垫片材料老化性能的影响被引量：2: 2012年; 质子交换膜(PEM)燃料电池中弹性体垫片材料的持久性和稳定性对整个燃料电池的电化学性能有着重要影响。根据弹性体垫片材料在PEM燃料电池中所处酸性环境,配制了4种浓度不同的酸性试验溶液,研究弹性体垫片材料在该介质中的老化损伤情况。分别采用光学显微镜和傅立叶变换红外光谱(ATR-FTIR)仪观察了弹性体垫片材料在不同浓度溶液和不同老化时间后试样表面微观形貌变化和试样表面的化学成分变化。试验结果表明:老化时间和老化介质对弹性体垫片材料的损伤有着显著影响,其微观表面由平滑逐渐粗糙直至裂纹产生、增加;且随着时间和试验溶液浓度的增加,弹性体垫片材料的损伤程度增加。化学性能改变的机制主要是由于分子主链的水解和交联断裂。; 李果谈金祝巩建鸣; 关键词：质子交换膜燃料电池

垫片材料在模拟的PEM燃料电池环境下损伤机制: 2012年; 垫片材料化学性能长时间的稳定性对质子交换膜(PEM)燃料电池密封及其性能至关重要。采用实验的方法研究PEM燃料电池垫片常用材料-硅橡胶材料在模拟的PEM燃料电池环境下的损伤情况。使用2种模拟的PEM燃料电池环境,采用X线光电子能谱(XPS)技术研究弹性体垫片材料暴露在模拟的PEM燃料电池环境下的损伤机制。试验结果表明,垫片材料暴露在PEM燃料电池环境下材料表面的化学结构发生了明显的变化,材料损伤机制主要是硅橡胶材料主链Si—O—Si和侧链Si—CH3逐渐断裂所致。; 奚天鹏辛艳超谈金祝胡学家张晓维; 关键词：PEM燃料电池垫片材料

垫片材料在模拟PEM燃料电池环境下损伤研究: 2012年; 质子交换膜(PEM)燃料电池需要弹性体垫片来密封阳极和阴极的反应气体(氢气和氧气/空气),燃料电池在长时间运行过程中,垫片材料性能的稳定性对燃料电池密封性能和电化学性能至关重要。在模拟的PEM燃料电池环境下,利用光学显微镜观察试样暴露在模拟的PEM燃料电池环境下表面的损伤情况,采用X射线光电子能谱技术(XPS)研究弹性体垫片材料在模拟的燃料电池环境下的损伤及损伤机理。实验结果表明,材料暴露在模拟的PEM燃料电池环境下发生损伤,试样质量损失随着暴露时间的增加而增加;光学显微镜观察表明:试样表面形貌发生了明显变化,其损伤过程表现为试样表面从光滑到粗糙,到裂纹产生,再到裂纹扩展;XPS实验结果表明,试样表面的化学成分发生了明显的变化。; 胡学家奚天鹏辛艳超张晓维谈金祝; 关键词：PEM燃料电池垫片材料

质子交换膜燃料电池双极板与气体扩散层接触压力测量与模拟: 2014年; 质子交换膜(PEM)燃料电池的组装力和工作温度对双极板与气体扩散层(GDL)之间的接触压力有着重要影响,而双极板与气体扩散层之间接触压力的大小与分布对燃料电池的电化学性能至关重要。基于有限元软件ABAQUS开发了PEM燃料电池预紧力-温度顺序耦合程序,预测得到了不同螺栓预紧力和温度下双极板与气体扩散层间接触压力的大小和分布。有限元分析结果表明:接触压力随预紧力的增大而增大;燃料电池的工作温度对双极板与气体扩散层之间的接触压力有重要影响,接触压力随温度的升高而增大。采用压力传感膜技术试验测试了双极板与GDL之间的接触压力大小与分布,试验结果与模拟结果吻合较好。; 刘永昌奚天鹏谈金祝范留飞张旭周靖韩雪梅; 关键词：质子交换膜燃料电池双极板气体扩散层接触压力

操作参数对PEMFC性能的影响被引量：9: 2013年; 通过实验研究三通道蛇形非对称流场的质子交换膜燃料电池(PEMFC)运行温度、气体加湿温度、空气流量、H2流量以及燃料电池工作压力等操作参数对PEMFC性能的影响。结果表明:燃料电池温度保持在333～343K,加湿温度与电池温度相同时,电池性能达到最佳状态;质子交换膜燃料电池中O2的还原反应是影响整个燃料电池放电性能的一个关键因素;工作压力为2.026×105Pa左右时电池的性能最佳。; 周靖张晓维谈金祝胡学家奚天鹏; 关键词：PEMFC

PEM燃料电池组装接触压力的有限元分析被引量：4: 2014年; 质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)燃料电池组装接触压力对燃料电池的性能至关重要。建立了包括燃料电池端板、电流收集器、双极板、垫片、气体扩散层(gas diffusion layer,GDL)、膜电极组件(membrane electrode assembly,MEA)和螺栓等在内完整的燃料电池三维有限元模型,采用有限元方法研究在不同组装力下PEM燃料电池的接触压力及其分布。有限元分析结果表明,燃料电池组装力增大,GDL与双极板以及MEA与GDL之间的接触压力也随之增大。组装力约为3.0 N·m时,燃料电池双极板与GDL之间的接触压力分布以及MEA与GDL之间的接触压力分布均具有较好的均匀性。; 刘永昌胡学家谈金祝张晓维; 关键词：PEM燃料电池接触压力有限元方法

PEM燃料电池双极板与气体扩散层界面接触电阻测量与模拟被引量：7: 2011年; 质子交换膜(Proton exchange membrane,PEM)燃料电池中双极板(Bipolar plate,BPP)与气体扩散层(Gas diffusion layer,GDL)界面接触电阻对燃料电池电化学性能有着重要影响,而螺栓夹紧力又是影响接触电阻的关键因素之一。因此,针对PEM燃料电池中的双极板与气体扩散层,采用试验和有限元模拟相结合的方法研究螺栓夹紧力对接触电阻的影响。结果表明,随着螺栓夹紧力的增加,双极板与气体扩散层界面接触电阻呈下降趋势,起初下降较快,然后下降逐步平缓。基于有限元软件ABAQUS开发一个力—电耦合程序预测得到了双极板与气体扩散层界面接触电阻,其结果与试验结果吻合较好。同时采用有限元法分析螺栓夹紧力对气体扩散层孔隙率变化的影响。结果表明,随着螺栓夹紧力的增加,气体扩散层孔隙率降低,特别是双极板与气体扩散层接触圆角区域,下降最为明显。; 李果谈金祝巩建鸣; 关键词：接触电阻双极板气体扩散层夹紧力质子交换膜燃料电池

Ca^(2+)对质子交换膜燃料电池性能的影响被引量：6: 2012年; 质子交换膜燃料电池(PEMFC)长期运行过程中,其部件因损伤产生的杂质金属离子对燃料电池的电化学性能有重要影响。模拟PEMFC中Ca2+污染燃料电池工况,研究了Ca2+对PEMFC电化学性能的影响。实验结果表明:随着污染时间的增加,燃料电池性能逐渐衰减,当污染时间超过9 h,电池电压急剧降低;在高电流密度区(电流密度>400 mA/cm2),电压衰减最明显。在500 mA/cm2电流密度下恒电流放电2 h后,电压降低了41%。Ca2+的存在及其积累对质子交换膜燃料电池有明显的毒化作用。; 张晓维奚天鹏谈金祝辛艳超胡学家; 关键词：质子交换膜燃料电池 CA2+污染

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江苏省自然科学基金(BK2009362)