高温车用燃料电池的发展及现状综述

摘要：

燃料电池车以其能量转化效率高、绿色环保、噪音低等优点,被认为是替代传统化石能源汽车最有前景的新能源汽车.目前车用燃料电池的工作温度一般都低于80℃,低温的工作环境使其面临着诸多问题,如复杂的水管理和CO中毒等.通过提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)的工作温度可以缓解这些问题,提高燃料电池的性能.然而,高温的工作环境也会对燃料电池带来诸多挑战,如膜脱水、催化剂团聚、冷启动速度缓慢等.要促进高温(90～120℃)车用燃料电池的快速发展,需要对其问题及解决方法进行分析.本文从电堆比功率、膜电极、双极板、进气方式、加湿方式等方面,介绍燃料电池的发展现状及存在的问题,包括Nafion膜和催化剂的热稳定问题、双极板的耐腐蚀问题、流道的气体分配问题、进气方式和加湿方式的优化以及冷启动问题.指出通过掺杂亲水性氧化物改善Nafion膜的高温性能;将Pt合金化及采用介孔炭提高催化剂的稳定性和电化学活性;镀层不锈钢金属双极板可以增强耐腐蚀性;3D流场等新型流场结构及提高进气温度、速度可以提高气体的均匀性;采用自增湿方式可以简化电堆结构等解决方法,以期对燃料电池车的进一步发展起到引导作用.

关键词：车用燃料电池、催化剂、质子交换膜、燃料电池电堆、发展现状

所属期刊栏目：39

分类号：TK91

资助基金：国家自然科学基金51776144

在线出版日期：2020-05-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：1722-1733