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用于燃料电池的复合石墨流场板
成果与项目的背景及主要用途：
流场板（双极板）是质子交换膜燃料电池中的重要部件。目前，质子交换膜燃料电池广泛采用的流场板（双极板）主要有机加工硬质石墨板、机加工金属板和注塑碳-塑复合材料双极板三种类型。这三类流场板各有显著的优点，但是各自的缺点也较突出。为实现燃料电池商品化，需要更低成本和更适应批量化生产的流场板。为此，我们开发了基于天然鳞片石墨材料和模压成型工艺的复合石墨流场板技术。经过努力研究，现在形成的技术可以大幅度降低流场板的材料成本和加工成本，实现高生产率，同时使导电率（>10S/cm）、氢气透过系数（<1×10-4 cm3 /s.cm2）、热传导系数（>20W/m.K）以及抗压强度（>10MPa）等指标均满足双极板材料性能的要求。复合石墨流场板的主要用途是作为质子交换膜燃料电池的双极板。
技术原理与工艺流程简介：
技术原理：
复合石墨流场板主要由天然鳞片石墨和聚合物组成。天然鳞片石墨具有良好的导电和导热性能，且化学稳定性好，耐腐蚀，从而保证复合流场板具有良好的导电及导热性能。聚合物的添加可以提高复合流场板的强度，并且使复合板阻气性能得到改善，以实现双极板分隔氧化剂和还原剂的功能和满足燃料电池堆对双极板机械性能的要求。
工艺流程：配料→装料→升温→模压→降温→脱模→成品
技术水平及专利与获奖情况：
目前已开发和制备出工作面积为 100mm×100mm 的流场板。并可根据需要加工具有不同尺寸和流场形式的流场板。
应用前景分析及效益预测：
随着能源的消耗持续增长，能源短缺问题日益凸现。燃料电池的发展必然受到越来越广泛的重视。质子交换膜燃料电池是目前应用前景最广且发展最快的一类燃料电池。随着质子交换膜燃料电池的发展和普遍应用，复合石墨流场板因价格低和适应批量生产的优势显示出巨大的市场潜力和经济竞争力。
应用领域：质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池及其它电化学反应器。
合作方式及条件：面议
天津大学
2021-04-11
燃料电池铂碳和铂基合金催化剂的批量化制备技术
本团队采用独特的从“0 到 1”的原创水相体系制备技术路线，实现铂载量从 30-60%不同系列铂碳催化剂的小规模批量制备。以典型的50%铂碳催化剂为例，催化剂粒径 2.5nm，均匀分布，BET 面 积 260m2/g，电化学活性面积 80 m2/g，初始质量活性 0.25 A/mg@0.9V；按照 DOE 测试标准，3 万圈循环，电化学活性面积衰减30%，质量活性衰减 35%。小规模量产的铂碳催化剂一致性偏差小于5%，且制备过程环保、成本低、性价比优良。以此铂碳催化剂制备的膜电极功率密度大于 1.1W/cm2@0.65V。 铂基合金催化剂包括铂镍碳和铂钴碳，催化剂中活性组分含量大于45%，平均粒径 3.6nm，BET面积305 m2/g，电化学活性面积 65 m2/g，初始质量活性 0.55 A/mg@0.9V；按照DOE测试标准，3万圈循环，电化学活性面积衰减30%，质量活性衰减30%。
华南理工大学
2023-05-08
高性能质子交换膜燃料电池及其关键材料
"燃料电池是一种能量转换装置，它将外界供给的反应物质的化学能用电化学的方式直接转换成电能。 氢燃料电池是以氢气为燃料、固体导电膜为电解质的燃料电池，有时直接称为质子交换膜燃料电池。燃料电池是一个发电系统，由电堆和辅助系统组成，其中电堆由膜电极和双极板组成，膜电极由催化剂、质子交换膜、气体扩散层组成。 本项目不仅具有燃料电池系统集成技术，还具备包括催化剂、膜电极等的核心材料技术。产品可以应用于燃料电池汽车、固定式与便携式电源等。 燃料电池汽车因其具有零排放、效率高、燃料来源多元化、能源可再生等优势被认为是未来汽车工业可持续发展重要方向，是解决全球能源问题、环境污染问题、气候变化理想方案。 本项目符合国务院于2015年5月8日发布的《中国制造2025》中对燃料电池发展目标的要求；满足财政部、科技部、工业和信息化部、发展改革委于2016年12月29日联合发布的《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》中对燃料电池汽车所享受的国家补贴的要求。"
南京大学
2021-04-10
一种固体氧化物燃料电池系统
本发明公开了一种固体氧化物燃料电池系统，包括预热电堆入口空气温度的空气换热器单元、预热电堆入口燃料温度的燃料换热器单元、电堆单元、电堆温度检测单元、电堆尾气回收燃烧室单元以及尾气出口流量控制阀门。本发明的空气换热器单元和燃料换热器单元分别具有独立的预热烟气管道、尾气流量控制阀，系统通过温度检测单元检测电堆温度并传送给控制器，控制器根据反馈的温度数据进行相应的运算，并输出相应的控制信号控制空气换热器单元和燃料换热
华中科技大学
2021-04-14
一种燃料电池系统的排气处理装置
本发明涉及电池排气净化领域，具体的说是指一种燃料电池系统的排气处理装置，包括固定地基板及可拆卸式安装在固定地基板顶部表面上的回流箱，可拆卸式安装在固定地基板顶部表面且位于回流箱的顶部边缘位置上设置有防护套壳，可拆卸式安装在防护套壳内侧壁面上的支撑架，所述支撑架的内侧壁面上固定连接有净化罐。当净化罐内部过滤后的气体通过排气板排放进第一空腔内部时，气体会在第一空腔的内部不断进行堆积，在后续气体的推动下，使其气体进入到回流箱的内部去，利用回流箱的入口处的狭小空间，增加气体的流动速度，使得气体快速进入到回流箱内部去，气体会冲击在过滤弧形板的表面。
上海理工大学
2021-01-12
东南大学张袁健团队在燃料电池催化剂评估方面取得重要进展
近日，东南大学化学化工学院、江苏省富碳材料器件工程实验室张袁健教授课题组报道了快速、准确和全面评估燃料电池电催化剂的新方法，相关成果以“Elucidating Electrocatalytic Oxygen Reduction Kinetics via Intermediates by Time-Dependent Electrochemiluminescence”为题在化学领域国际权威学术期刊Angew. Chem. Int. Ed.以Hot Paper形式在线发表。
东南大学
2023-03-09
带蓄热加热功能的燃料电池热管理系统
本实用新型公开了一种带蓄热加热功能的燃料电池热管理系统，包括小循环水路系统、大循环冷却系统和去离子水循环系统等水循环系统和以控制器ECU为核心的控制系统。小循环水路系统采用蓄热器实现对燃料电池的低温加热功能，相对于传统的电加热器技术，具有控制精度更高、更节能高效的优点。同时，本实用新型采的去离子水循环系统巧妙地将离子交换器设计在大循环水路的除气管路上面，将系统除气功能和去离子功能完美的结合起来，有效地避免了现有技术中的高水阻离子交换器对主循环水路的影响。
浙江大学
2021-04-13
金属基支撑固体氧化物燃料电池及其应用
现有化石能源的高效绿色利用和开发新的能源技术是社会可持续发展所面临的关键问题。固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）可以以天然气、煤气化气和生物质气等为燃料，与燃气轮机联合循环后的总发电效率可超过70%，被认为是化石能源最高效清洁的利用方式之一。目前全球的研究热点是研制在中低温条件下工作的SOFC，将SOFC的操作温度从传统的850～1000℃，降低到850℃以下的中低温。其目的是降低电池的启动温度和时间，有效地降低各个部件的老化速率，提高SOFC的稳定性和延长寿命，还可以使用廉价的不锈钢等作为连接材料，大大降低制造成本，为SOFC的商业化提供有利条件。近几年，我国正大力发展新能源领域，而在SOFC燃料电池方面，我国具有特有条件和优势，主要表现在SOFC核心材料上具有稀土氧化物资源优势，而在能源结构上，煤、天然气等化石能源占相当大的比重，政府和整个社会的环保意识也与日俱增，所以SOFC的研究开发具有相当可观的前景。
西安交通大学
2021-04-11
一种固体氧化物燃料电池系统避免燃料亏空的控制方法
本发明公开一种固体氧化物燃料电池系统避免燃料亏空的控制方法，包括：在系统为跟踪外部负载实现功率上升切换的过程中，通过仿真分析，在设定不同延迟时间的条件下，获得相对应的最优功率上升速率，使得系统既满足快速负载跟踪能力，又不导致燃料亏空问题；基于模型预测控制设计了功率参考轨迹，并结合功率参考轨迹，使系统的功率输出值能够快速、平滑地跟踪到目标约束轨迹，实现SOFC 独立发电系统快速、安全负载跟踪的目标。本发明在系统功率
华中科技大学
2021-04-14
甲醇水液相重整制氢与燃料电池的联用
针对水和甲醇液相制氢反应的特点，采用 铂-碳化钼双功能催化剂 （其中铂以原子水平分散于立方相碳化钼纳米颗粒表面），在 低温下（150~190 ℃）无需强碱即可实现对水和甲醇的高效活化和催化重整 。在190 °C时，催化速率高达18,046 mol H2 /(mol Pt *h)，活性较传统铂基催化剂提升了两个数量级。首先比较了立方相碳化钼（α-MoC）和六方相碳化钼（β-Mo 2 C）在载体碳化钼中的不同比例对负载金属铂的结构和甲醇水液相重整制氢活性的影响。实验发现随着载体中立方相结构α-MoC比例的增长，甲醇重整活性急剧增加，Pt负载于纯α-MoC上（Pt/α-MoC）表现出了最高的甲醇重整活性。利用X-射线吸收精细结构谱和单原子分辨率的球差校正电镜对催化剂进行系统研究表征，证明在2 wt% Pt/α-MoC催化剂上存在着高密度原子级分散的铂。将Pt负载量降至0.2 wt%时，可实现所有负载金属铂呈原子级分散，极大提高了贵金属铂的原子利用率，TOF达到了18,046 mol H2 /(mol Pt *h) 。据估算，仅需含有6克金属铂的催化剂即可使产氢速率达到1 kg H2 /h，已基本达到商用车载燃料电池组的需求。而且，Pt/α-MoC具有较高的催化稳定性，经历了11次模拟类真实情况的“启动-停止-启动”循环反应仍维持原子级分散形貌和较高的催化活性。
北京大学
2021-04-11