有机溶剂对PEM燃料电池CCM结构和性能的影响.pdf

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1、第39卷第11期燃料化学学报Vo1．39No．112011年11月JournalofFuelChemistryandTechnologyNov．2011文章编号：0253-2409(2011)11-0876-05有机溶剂对PEM燃料电池CCM结构和性能的影响张志远，田建华，单忠强，梁宝臣(1．天津大学化工学院，天津300072；2天津理工大学生化学院，天津300191)摘要：采用直接喷涂法将催化剂涂覆在质子交换膜上形成CCM(catalystcoatedmembrane)，CCM与碳纸扩散层组成膜电极用于质子

2、交换膜燃料电池。制备CCM的混合液由质量分数20％的Pt／C催化剂、质量分数5％的Nation溶液、有机溶剂和水组成。不同的有机溶剂(乙醇、异丙醇和叔丁醇)、有机溶剂的含量、溶剂的挥发速率直接影响所制备的CCM孔结构，进而影响膜电极的电化学性能。采用扫描电镜(SEM)表征了膜电极的表面形貌和孔结构；采用单体质子交换膜燃料电池(PEMFC)的电流密度一电压曲线评价了膜电极的极化特性。实验结果表明，以异丙醇为溶剂，异丙醇与Nation溶液的质量比为4．28，在5O℃一75℃制备的CCM具有良好的孔结构和膜电极性能

3、。关键词：质子交换膜燃料电池；CCM；有机溶剂；喷涂沉积中图分类号：0646文献标识码：AEffectsoforganicsolventsonthestructureandperformanceofcatalystcoatedmembraneusedinPEMfuelcellsZHANGZhi—yuan，TIANJian—hua，SHANZhong—qiang，LIANGBao-chen(1．SchoolofChemicalEngineeringandTechnology，TianjinUniversity，

4、Tianjin300072，China；2．DepartmentofBiochemistry＆ChemicalEngineering，TianjinUniversityofTechnology，Tianjin300191，China)Abstract：Catalystcoatedmembrane(CCM)waspreparedbydirectsprayingdepositionofthecatalystonthesurfaceofprotonexchangemembrane，Whichwasthenassem

5、bledwithcarbonPaperdiffusionlayerstoforiilamembraneelectrodeassembly(MEA)fortheprotonexchangemembranefuelcell(PEMFC)．ThemixturesolutionforpreparingCCMwascomposedof20％(massratio)PCcatalyst，5％(massratio)Nafionsolution，organicsolventandde—ionizedWater．Thesurfa

6、cemorphologyandporestructurewerecharacterizedbytheenvironmentalscanningelectronmicroscopy(SEM)andthepolarizationcharacteristicsofMEAwereevaluatedbythecurrent—voltagecurvesofasinglePEMFC．Theresultsindicatedthattheselectionofsolvent(ethano1．isopropy1alcoholan

7、dtert—butylalcohol1aswellasitscontentandvolatilityexhibitdirectimpactontheporestructureofcatalyst1ayersofCCM．whichaffectstheelectrochemicalperformancesofMEA．CCMfabricatedwithisopropylalcoholSOlventandamassratioof4．28t0NafionSOlutionunder50℃～75℃exhibitsanimp

8、rovedporestructureandI—VcharacteristicofM_EAobtained．Keywords：protonexchangemembranefuelcell(PEMFc)；catalystcoatedmembrane(cCM)；organicsolvent；sprayingdeposition质子交换膜燃料电池(protonexchange备MEA的方法。这些方法大致可以