测量离聚物对局域传质阻力影响特征的方法技术

本发明专利技术提供了一种测量离聚物对局域传质阻力影响特征的方法，制备具有不同离聚物含量的膜电极，将附有透气层的膜电极组装成燃料电池；检测所述燃料电池的极限电流；结合Faraday定律和Fick定律，通过极限电流ilim计算得出燃料电池的总传质阻力R0，根据总传质阻力R0和透气层传质阻力RTQC关系作图，求得催化层局域传质阻力RJY；做出RJY与离聚物/催化剂碳颗粒的质量比I/C的关系图。通过调节透气层的扩散特征，利用对法拉利Faraday定律和菲克Fick定律衍生方程的线性回归，测量得出催化层的局域传质阻力，实现了对不同离聚物状态下的局域传质阻力变化特性的研究。

A Method for Measuring the Characteristics of Local Mass Transfer Resistance Affected by Ionomers

The invention provides a method for measuring the influence characteristics of ionomers on local mass transfer resistance, preparing membrane electrodes with different ionomer contents, assembling membrane electrodes with permeable layers into fuel cells, detecting the limit current of the fuel cells, calculating the total mass transfer resistance R0 of the fuel cells through the limit current Ilim combined with Faraday's law and Fick's law, and according to the total mass transfer resistance R0 of the fuel cells. The relationship between resistance R0 and mass transfer resistance RTQC of the permeable layer was plotted, and the local mass transfer resistance RJY of the catalytic layer was obtained, and the mass ratio I/C of RJY to the carbon particle of the ionomer/catalyst was plotted. By adjusting the diffusion characteristics of the permeable layer and using the linear regression of the derivative equation of Faraday's law and Fick's law, the local mass transfer resistance of the catalytic layer was measured, and the change characteristics of the local mass transfer resistance under different ionomer conditions were studied.

【技术实现步骤摘要】
测量离聚物对局域传质阻力影响特征的方法
本专利技术涉及燃料电池
，具体地，涉及测量离聚物对局域传质阻力影响特征的方法，尤其是涉及一种测量燃料电池催化层中离聚物对氧气局域传质阻力的影响特征的方法。
技术介绍
燃料电池在运行中会存在传质极化现象，即氧气的传质速度较慢，造成电池的性能损失，改善电池氧气传质阻力并缓解极化现象，对燃料电池发展具有重要有意义。对于发展潜力较大的低铂燃料电池而言，传质阻力主要来自于阴极催化层中的局域传质阻力，即氧气通过催化剂表面的离聚物薄膜并传输到铂表面时所遇到的阻力。因此，研究离聚物薄膜对局域传质阻力的影响特征是克服低铂电池传质阻力的关键步骤。目前，对于这种特性的研究主要通过非在线的特殊实验装置完成，很难在电池中直接测量。这主要是由于电池催化层中同时存在局域传质阻力和体相传质阻力(催化层中氧气进行分子扩散及克努森扩散所遇到的阻力)，两种阻力存在共轭关系，在空间上无法区分。因此，须要设计一种方法，能够直接在电池中测量离聚物对局域传质阻力的影响特征。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种测量离聚物对局域传质阻力影响特征的方法。本专利技术是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量离聚物对局域传质阻力影响特征的方法，其特征在于，包括以下步骤：制备步骤：制备具有不同离聚物含量的膜电极，并在膜电极的阴极催化层外侧负载透气层；组装步骤：将附有透气层的膜电极组装成燃料电池；检测步骤：检测所述燃料电池的极限电流；计算步骤：结合Faraday定律和Fick定律，通过极限电流ilim计算得出燃料电池的总传质阻力R0，根据总传质阻力R0和透气层传质阻力RTQC关系作图，求得催化层局域传质阻力RJY；分析步骤：做出催化层局域传质阻力RJY与离聚物/催化剂碳颗粒的质量比I/C的关系图。

【技术特征摘要】
1.一种测量离聚物对局域传质阻力影响特征的方法，其特征在于，包括以下步骤：制备步骤：制备具有不同离聚物含量的膜电极，并在膜电极的阴极催化层外侧负载透气层；组装步骤：将附有透气层的膜电极组装成燃料电池；检测步骤：检测所述燃料电池的极限电流；计算步骤：结合Faraday定律和Fick定律，通过极限电流ilim计算得出燃料电池的总传质阻力R0，根据总传质阻力R0和透气层传质阻力RTQC关系作图，求得催化层局域传质阻力RJY；分析步骤：做出催化层局域传质阻力RJY与离聚物/催化剂碳颗粒的质量比I/C的关系图。2.根据权利要求1所述的测量离聚物对局域传质阻力影响特征的方法，其特征在于，所述燃料电池测试使用10通道的平行流场，所述平行流场的流道宽度、流道深度、流道长度分别为0.5mm、0.8mm、20mm。3.根据权利要求1所述的测量离聚物对局域传质阻力影响特征的方法，其特征在于，所述燃料电池测试使用氧浓度4％以下、氧氮混合气75％以下相对湿度，以防止液态水的影响。4.根据权利要求1所述的测量离聚物对局域传质阻力影响特征的方法，其特征在于，所述计算步骤中，电池的总传质阻力R0根据公式计算得出：其中，F是法拉第常数，CO2是空气中的氧气摩尔浓度，ilim是在特定的离...

【专利技术属性】
技术研发人员：章俊良，王超，闫晓晖，沈水云，夏国锋，殷洁炜，程晓静，朱凤鹃，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31