氫燃料電池

第1章燃料電池概念與原理/1
1.1氫燃料電池原理/1
1.2氫燃料電池發(fā)展簡史/3
1.3氫燃料電池的特點、分類及應(yīng)用/4
1.3.1氫燃料電池的特點/4
1.3.2燃料電池的分類及應(yīng)用/5
1.4電極過程動力學(xué)/7
1.4.1法拉第定律/7
1.4.2電化學(xué)反應(yīng)速率/7
1.4.3電池反應(yīng)和電極過程/8
1.4.4燃料電池的極化/9
1.4.5電化學(xué)極化/11
1.4.6傳質(zhì)極化/12
1.4.7燃料電池的不可逆性/14
1.4.8燃料滲透和內(nèi)電流/14
1.5電化學(xué)熱力學(xué)/15
1.5.1電極電勢/15
1.5.2可逆電動勢/16
1.5.3燃料電池的效率/18
1.5.4燃料電池實際效率的影響因素/20
參考文獻/25

第2章質(zhì)子交換膜/27
2.1引言/27
2.2質(zhì)子交換膜的基本性能/28
2.2.1質(zhì)子傳導(dǎo)率/28
2.2.2離子交換當量/29
2.2.3拉伸強度/29
2.2.4吸水率/30
2.2.5溶脹率/30
2.2.6透氣率/30
2.2.7氫氣滲透電流/31
2.3全氟質(zhì)子交換膜/32
2.3.1全氟磺酸型質(zhì)子交換膜結(jié)構(gòu)/34
2.3.2全氟磺酸膜的質(zhì)子傳導(dǎo)模型與機理/35
2.4復(fù)合質(zhì)子交換膜/37
2.4.1基膜增強拉伸多孔PTFE復(fù)合增強膜/37
2.4.2無機材料增強型質(zhì)子交換膜/39
2.4.3部分氟化復(fù)合膜/47
2.5烴類質(zhì)子交換膜/48
2.5.1低溫烴類膜/49
2.5.2聚苯并咪唑膜/52
2.6質(zhì)子交換膜的降解/55
2.6.1化學(xué)降解/55
2.6.2熱降解/57
2.6.3物理損傷/57
2.6.4質(zhì)子交換膜降解表征方法/57
2.6.5提高質(zhì)子交換膜穩(wěn)定性的方法/61
參考文獻/62

第3章電催化劑/69
3.1質(zhì)子交換膜燃料電池中的電催化概述/69
3.2氧還原催化劑/70
3.2.1鉑黑催化劑/70
3.2.2Pt/C催化劑/71
3.2.3PtM催化劑/75
3.2.4非鉑催化劑/82
3.2.5非金屬催化劑/88
3.3氫氧化催化劑/90
3.4催化劑的衰減機理/91
3.5催化劑載體/92
3.6電催化劑的特性測試/95
3.6.1鉑含量測試/95
3.6.2電化學(xué)活性面積（ECSA）測試/96
3.6.3比表面積、孔容、孔徑分布測試/97
3.6.4結(jié)構(gòu)表征/98
3.6.5形貌表征/99
3.7電催化劑的特性測試實施例/99
參考文獻/102

第4章膜電極/108
4.1電極內(nèi)部的反應(yīng)與傳遞過程/109
4.2氣體擴散層/109
4.2.1氣體擴散層的基本要求/109
4.2.2氣體擴散層的微孔層/110
4.2.3氣體擴散層的特性及測試/111
4.2.4商業(yè)化的氣體擴散層/113
4.3催化層/115
4.3.1催化層的特性參數(shù)與測試/115
4.3.2氣體擴散電極/118
4.3.3催化劑覆膜催化層/120
4.3.4功能化膜電極/125
4.3.5有序超薄催化層/127
參考文獻/138

第5章雙極板/142
5.1燃料電池雙極板的功能與分類/142
5.2雙極板的流場與密封/143
5.2.1流場/143
5.2.2密封/144
5.3典型的雙極板材料/145
5.3.1機加工石墨雙極板/145
5.3.2模壓膨脹石墨雙極板/146
5.3.3復(fù)合材料雙極板/149
5.3.4金屬雙極板/150
5.4雙極板的評價方法/162
5.4.1體電阻測試/162
5.4.2接觸電阻測試/162
5.4.3機械強度測試/163
5.4.4電化學(xué)腐蝕評價/164
5.4.5接觸角測試/165
參考文獻/165

第6章單電池與運行/168
6.1單電池的構(gòu)成與組裝/168
6.1.1單電池的構(gòu)成/168
6.1.2單電池的組裝/169
6.1.3測試裝置/170
6.1.4單電池的活化/170
6.2單電池的常規(guī)測試/170
6.2.1電流-電壓（I-V）特性測試與極化/170
6.2.2電化學(xué)阻抗測試/173
6.2.3電化學(xué)活性面積測試/175
6.2.4膜的氫滲透/176
6.2.5開路測試/176
6.3運行條件/177
6.3.1運行溫度/177
6.3.2工作壓力與反應(yīng)氣計量系數(shù)/177
6.3.3濕度/178
6.4低溫環(huán)境對燃料電池的影響/182
6.4.1燃料電池中水的狀態(tài)/182
6.4.2低溫存儲/183
6.4.3低溫啟動/184
6.5雜質(zhì)對電池的影響/189
6.5.1雜質(zhì)對質(zhì)子交換膜的影響/190
6.5.2雜質(zhì)對陽極的影響/193
6.5.3雜質(zhì)對陰極的影響/195
參考文獻/198

第7章電堆/201
7.1電堆的若干概念/201
7.1.1能量轉(zhuǎn)換效率/201
7.1.2電堆單池性能的一致性/203
7.1.3反極/204
7.2電堆的機械結(jié)構(gòu)與組裝技術(shù)/206
7.2.1電堆的機械結(jié)構(gòu)/206
7.2.2電堆的組裝技術(shù)/211
7.3電堆的性能/213
7.3.1單池單元的性能設(shè)計/213
7.3.2電堆的工程放大設(shè)計/220
7.3.3電堆的水管理/228
7.4電堆的耐久性/237
7.4.1關(guān)鍵材料的性能衰減路徑/238
7.4.2電堆性能的衰減模式/239
7.4.3實際應(yīng)用中電堆耐久性的提升策略/246
參考文獻/248

第8章系統(tǒng)/250
8.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)/251
8.2系統(tǒng)的效率、設(shè)計及關(guān)鍵零部件/252
8.2.1系統(tǒng)的效率/252
8.2.2系統(tǒng)的設(shè)計/252
8.2.3關(guān)鍵零部件/256
8.3系統(tǒng)的應(yīng)用分析/261
8.3.1客車示范運行中的系統(tǒng)穩(wěn)定性分析/262
8.3.2轎車示范運行中的系統(tǒng)穩(wěn)定性分析/266
參考文獻/270