钙离子对质子交换膜燃料电池性能衰减机理研究

作者：潘清; 谈金祝^*; 冯秋月; 王志强; 刘欣; 李朋

来源：太阳能学报, 2020, 41(07): 73-79.

DOI：10.19912/j.0254-0096.2020.07.010

• 质子交换膜燃料电池
• 钙
• 衰减
• 机理

采用试验方法,通过向质子交换膜燃料电池(PEMFC)的电极(阳极和阴极)注入2种浓度(200和500 mg/L)的Ca2+溶液,研究Ca2+对PEMFC电化学性能的影响;通过扫描电镜(SEM),能量散射谱仪(EDS)和电子探针(EPMA)对经Ca2+污染20 h后的电池性能的衰减机理进行研究。实验结果表明,经200和500 mg/L Ca2+污染PEMFC阳极20 h后,电池的电化学性能衰减明显,随着Ca2+浓度的增加,电池电化学性能衰减程度增大;SEM和EDS实验结果表明,经500 mg/L Ca2+污染PEMFC阳极20 h后,阴、阳两极的气体扩散层分别与阴、阳两极的催化层剥离,在质子交换膜、阳极催化层、阳极气体扩散层以及阴极气体扩散层均发现Ca元素,在质子交换膜上Ca元素含量高于其他部件上;EPMA实验结果表明,Ca2+污染PEMFC阳极后,Ca元素主要存在于质子交换膜上;研究结果表明,PEMFC电化学性能衰减的机理主要是由于Ca2+与质子交换膜中的质子发生离子交换反应并取代质子交换膜中的磺酸根基团上的质子形成新的磺酸盐结构所致。

• 单位
  南京工业大学