質(zhì)子交換膜燃料電池堆

叢書序
前?言
第1章 　概述
1.1　質(zhì)子交換膜燃料電池簡(jiǎn)史006
1.2　我國(guó)PEMFC發(fā)展簡(jiǎn)史008
1.3　PEMFC分類010
1.3.1　不同方式的分類010
1.3.2　典型的應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)013
1.4　PEMFC的電堆結(jié)構(gòu)018
1.4.1　電堆模塊018
1.4.2　供氣分配機(jī)構(gòu)021
1.4.3　電堆緊固結(jié)構(gòu)024
1.4.4　電堆絕緣結(jié)構(gòu)026
1.4.5　電堆密封結(jié)構(gòu)027
1.4.6　單電池027
參考文獻(xiàn)　028
第2章　電堆的工作原理與指標(biāo)
2.1　電極過(guò)程032
2.1.1　電極過(guò)程熱力學(xué)035
2.1.2　電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)038
2.1.3　極化過(guò)程及伏安曲線041
2.2　水熱管理043
2.2.1　水與熱的生成043
2.2.2　水的氣液兩相048
2.2.3　水熱狀態(tài)與離子電導(dǎo)049
2.3　導(dǎo)電與導(dǎo)熱051
2.3.1　電子傳輸與內(nèi)電阻051
2.3.2　熱量傳導(dǎo)與內(nèi)部溫度052
2.4　物質(zhì)傳遞過(guò)程059
2.4.1　反應(yīng)與吸附059
2.4.2　水在膜中的輸運(yùn)060
2.4.3　跨尺度擴(kuò)散063
2.4.4　液態(tài)水的排除064
2.5　流體分布特性065
2.5.1　二維流場(chǎng)分布066
2.5.2　三維流場(chǎng)分布071
2.5.3　非線性分布074
參考文獻(xiàn)　075
第3章　電堆的性能設(shè)計(jì)
3.1　電堆的性能要求與結(jié)構(gòu)082
3.1.1　堆疊技術(shù)簡(jiǎn)介082
3.1.2　電堆堆疊要求及關(guān)鍵部件083
3.2　單元電池反應(yīng)區(qū)的設(shè)計(jì)086
3.2.1　極化曲線的展開標(biāo)定與目標(biāo)設(shè)定086
3.2.2　活化極化的改進(jìn)088
3.2.3　歐姆極化的改進(jìn)089
3.2.4　傳質(zhì)極化的改進(jìn)091
3.2.5　傳熱與換熱結(jié)構(gòu)092
3.2.6　體積功率密度的提升093
3.3　單元電池導(dǎo)流區(qū)的設(shè)計(jì)095
3.4　單元電池流場(chǎng)區(qū)的設(shè)計(jì)096
3.5　電堆總孔、恒溫與節(jié)間分配設(shè)計(jì)101
3.6　電堆密封結(jié)構(gòu)與夾緊設(shè)計(jì)102
3.7　電堆導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與絕緣措施106
3.7.1　電堆導(dǎo)電結(jié)構(gòu)106
3.7.2　電堆絕緣措施106
參考文獻(xiàn)　109
第4章　電堆的使用特性與系統(tǒng)匹配
4.1　電堆的電容特性與電路匹配112
4.1.1　電力調(diào)節(jié)112
4.1.2　電力轉(zhuǎn)化114
4.1.3　監(jiān)控系統(tǒng)115
4.1.4　電力供給管理系統(tǒng)115
4.1.5　電容特性116
4.2　電堆的供氣系統(tǒng)與壓力匹配117
4.2.1　氫氣供給子系統(tǒng)117
4.2.2　空氣供給子系統(tǒng)120
4.2.3　壓力控制與匹配123
4.3　電堆的測(cè)試系統(tǒng)與條件模擬124
4.3.1　測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成125
4.3.2　測(cè)試系統(tǒng)的調(diào)試127
4.3.3　測(cè)試工況127
參考文獻(xiàn)　128
第5章　電堆的壽命與可靠性保障
5.1　反應(yīng)劑雜質(zhì)引起的失效與應(yīng)對(duì)措施132
5.1.1　空氣雜質(zhì)引起的失效與應(yīng)對(duì)133
5.1.2　氫氣雜質(zhì)引起的失效與應(yīng)對(duì)138
5.1.3　冷卻劑雜質(zhì)引起的失效與應(yīng)對(duì)147
5.2　低溫環(huán)境導(dǎo)致的“結(jié)冰”損傷與自啟動(dòng)技術(shù)149
5.2.1　停機(jī)殘存水結(jié)冰引起的損傷149
5.2.2　排水結(jié)構(gòu)改進(jìn)與停機(jī)操作對(duì)策153
5.2.3　低溫自啟動(dòng)策略與材料選擇155
5.3　流體工況引起的衰退與損傷158
5.3.1　膜兩側(cè)壓差引起的形變與剪切損傷158
5.3.2　進(jìn)氣干濕及其交變引起的氫滲163
5.3.3　壓力與溫度控制失效引起的損傷166
5.4　負(fù)載工況引起的衰退與抑制技術(shù)168
5.4.1　催化劑、載體及質(zhì)子導(dǎo)體電化學(xué)衰退機(jī)理168
5.4.2　啟停工況衰退誘因與應(yīng)對(duì)策略175
5.4.3　變載工況衰退誘因與應(yīng)對(duì)策略177
5.4.4　怠速工況衰退誘因與應(yīng)對(duì)策略179
5.5　電堆材料衰變產(chǎn)物引起的失效與診斷180
5.5.1　金屬離子滲出與離子導(dǎo)體污染180
5.5.2　有機(jī)碎片溶出與催化劑污染182
參考文獻(xiàn)　184
第6章　電堆典型故障成因及糾正預(yù)防措施
6.1　高電位198
6.1.1　怠速點(diǎn)的高電位198
6.1.2　啟停過(guò)程的氫空界面199
6.1.3　高電位的糾正預(yù)防措施—吹掃策略的研究201
6.1.4　小結(jié)206
6.2　反應(yīng)物饑餓206
6.3　水管理208
6.3.1　水管理的影響208
6.3.2　水管理的策略212
6.4　熱管理213
6.5　CO中毒214
6.5.1　CO中毒的影響214
6.5.2　CO中毒的改善216
6.6　低溫冷啟動(dòng)218
6.6.1　低溫冷啟動(dòng)的影響218
6.6.2　快速低溫冷啟動(dòng)策略的研究218
6.7　可逆性衰退與性能恢復(fù)方法研究226
6.7.1　可逆性衰退的影響226
6.7.2　電堆可逆性衰退及加速衰退拐點(diǎn)的研究228
6.7.3　小結(jié)240
6.8　電堆節(jié)間和節(jié)內(nèi)非一致性衰退的研究240
6.8.1　測(cè)試對(duì)象、設(shè)備及方法241
6.8.2　結(jié)果與討論244
6.8.3　小結(jié)256
參考文獻(xiàn)　257
第7章　電堆的制造工藝與質(zhì)量監(jiān)測(cè)
7.1　電堆制造的總流程264
7.1.1　電堆制造工藝概述264
7.1.2　工藝分區(qū)與車間條件270
7.2　催化層制造工藝275
7.2.1　催化劑漿料制備275
7.2.2　催化劑漿料涂布與干燥286
7.3　擴(kuò)散介質(zhì)制造工藝310
7.3.1　疏水支撐層制備310
7.3.2　微孔層制備317
7.4　膜電極組件制造工藝322
7.4.1　質(zhì)子交換膜323
7.4.2　催化層325
7.4.3　微孔層326
7.4.4　雙極板327
7.5　雙極板制造工藝327
7.5.1　模壓膨脹石墨雙極板327
7.5.2　石墨/金屬?gòu)?fù)合雙極板328
7.5.3　金屬薄板沖壓雙極板331
7.6　密封件制造工藝333
7.7　電堆組裝過(guò)程333
7.8　電堆活化過(guò)程338
7.9　電堆儲(chǔ)存與運(yùn)輸342
參考文獻(xiàn)　343
第8章　電堆材料的進(jìn)階需求
8.1　質(zhì)子傳導(dǎo)電解質(zhì)與隔膜358
8.1.1　質(zhì)子傳導(dǎo)電解質(zhì)與隔膜概述358
8.1.2　全氟磺酸質(zhì)子交換膜358
8.1.3　其他質(zhì)子交換膜362
8.2　電催化劑364
8.2.1　電催化劑概述364
8.2.2　Pt基催化劑365
8.2.3　非Pt基催化劑369
8.2.4　催化劑載體370
8.2.5　催化劑的制備與表征374
8.3　GDL基材376
8.3.1　材料與組件377
8.3.2　GDL的力學(xué)性能380
8.3.3　GDL的親水/疏水性384
8.3.4　GDL的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性384
8.3.5　GDL表面形態(tài)385
8.3.6　GDL電化學(xué)特性386
8.3.7　GDL制造方法387
8.3.8　GDL研究、開發(fā)和商業(yè)化趨勢(shì)392
8.4　雙極板基材393
8.4.1　雙極板的特點(diǎn)和功能393
8.4.2　PEMFC流場(chǎng)設(shè)計(jì)模型394
8.4.3　雙極板的材料與改性394
8.4.4　不銹鋼和涂層395
8.4.5　有色合金和涂層397
8.4.6　雙極板的制作398
參考文獻(xiàn)　399
第9章　電堆概念設(shè)計(jì)流程
9.1　電堆概念設(shè)計(jì)406
9.2　電堆的組成及功能407
9.3　客戶需求及目標(biāo)分解408
9.4　膜電極組件設(shè)計(jì)409
9.5　雙極板設(shè)計(jì)411
9.6　輔助部件設(shè)計(jì)414
9.6.1　集流板414
9.6.2　端板415
9.7　電堆組裝工藝設(shè)計(jì)417
9.8　工程驗(yàn)證419
9.8.1　運(yùn)行條件驗(yàn)證419
9.8.2　電堆發(fā)電性能驗(yàn)證420
9.8.3　耐久性驗(yàn)證420
9.8.4　可靠性驗(yàn)證422
參考文獻(xiàn)　424