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北京石油化工學(xué)院2026年研究生招生接收調(diào)劑公告

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RON9613

金蟲(chóng) (小有名氣)

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[求助] 為什么PEMFC的MEA性能這么差呢？

PEM用的事Nafion-117，陰陽(yáng)極用的都是憎水處理多的碳紙。電極面積為2.2cm*2.2cm。陰極催化劑為6%PTFE 、20%Pt/C、乙醇和水的混合物，陽(yáng)極催化劑為5%的Nafion液、20%Pt/C、乙醇和水的混合物。陰陽(yáng)極Pt/C載量為1.5mg/cm2。熱壓條件為135℃、160s、0.2MPa。MEA的開(kāi)路電壓最高位0.87V左右，但是電壓隨著電流密度增加下降的很快，因此功率密度很低�，F(xiàn)在不知道問(wèn)題出哪里，想請(qǐng)各位指教一下哈！

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華南理工0703求調(diào)劑，總分336四六級(jí)已過(guò) 已經(jīng)有0人回復(fù)

1樓 2013-04-10 19:44:18

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lhg654

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【答案】應(yīng)助回帖

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RON9613: 金幣+3 2013-04-12 13:42:07

這是實(shí)驗(yàn)室一直在做的方向嗎？方法也是一直延續(xù)下來(lái)的嗎？是H-O燃料電池嗎？還是直接甲醇的？
如果是氫氧的話，那性能就很差了！
在催化層中添加PTFE可能不是一個(gè)很好的注意！
從你的I-V曲線來(lái)看，在電化學(xué)極化區(qū)，電池的電壓下降很快，可以說(shuō)明電極的三相界面做的不好，這個(gè)可以從調(diào)整Nafion與Pt/C的比例著手改善；
在歐姆極化區(qū)的電壓也下降很快（你可以看看別人的文章），這個(gè)可能是由于各部件的接觸不好，或者是你的制備工藝不行所造成的。
再一個(gè)，你的Nafion膜處理的方式不對(duì)，從你的開(kāi)路電壓可以看得出。正確的是：先要在雙氧水中煮一個(gè)小時(shí)（去掉有機(jī)物），清洗后，再要在稀硫酸中煮一個(gè)小時(shí)（讓Nafion膜充分質(zhì)子化，很有可能是你的Nafion被重金屬離子污染，導(dǎo)致電池性能下降過(guò)快）
總之，這個(gè)性能很差，如果剛開(kāi)始做的話，還有很多因素還需摸索！加油！

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9樓2013-04-12 09:40:20

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sehensie

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RON9613: 金幣+2, ★有幫助 2013-04-11 08:45:11

從你的曲線來(lái)看極化電阻和歐姆電阻偏大，極化電阻建議從催化劑自身活性和涂敷的均勻程度找原因，歐姆電阻建議從MEA壓制的操作條件，如壓緊力、力分布的均勻性以及碳紙的電導(dǎo)以及膜是否采用適合方式處理找原因。

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2樓2013-04-10 20:53:33

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chgyhit

鐵桿木蟲(chóng) (著名寫(xiě)手)

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RON9613: 金幣+2 2013-04-11 09:10:56

陰極用6%的PTFE？你是寫(xiě)錯(cuò)了還是這么做的。而且，燃料電池的電極要在碳紙上負(fù)載一層微孔層，然后再做催化層效果比較好。

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3樓2013-04-10 21:53:13

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RON9613

金蟲(chóng) (小有名氣)

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3樓: Originally posted by chgyhit at 2013-04-10 21:53:13
陰極用6%的PTFE？你是寫(xiě)錯(cuò)了還是這么做的。而且，燃料電池的電極要在碳紙上負(fù)載一層微孔層，然后再做催化層效果比較好。

對(duì)的，是6%的PTFE，一直都是這么做的，這個(gè)有什么問(wèn)題嗎？Pt/C:6%PTFE:乙醇:蒸餾水的質(zhì)量比=1:7:3:3。然后從室溫一小時(shí)燒到350℃隨爐冷回室溫。碳紙我是向廠家買(mǎi)的，應(yīng)該是已經(jīng)負(fù)載了微孔層了吧，我的老師也是用的這種碳紙，不過(guò)如果沒(méi)有負(fù)載微孔層的話，要怎么負(fù)載上去呢？

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5樓2013-04-11 09:10:48

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9樓: Originally posted by lhg654 at 2013-04-12 09:40:20
這是實(shí)驗(yàn)室一直在做的方向嗎？方法也是一直延續(xù)下來(lái)的嗎？是H-O燃料電池嗎？還是直接甲醇的？
如果是氫氧的話，那性能就很差了！
在催化層中添加PTFE可能不是一個(gè)很好的注意！
從你的I-V曲線來(lái)看，在電化學(xué)極化區(qū) ...

其實(shí)我主要不是做催化劑層，我研究的是復(fù)合質(zhì)子交換膜，不是全氟磺酸材料，而是添加了固體酸，現(xiàn)在做這個(gè)系列的實(shí)驗(yàn)其實(shí)主要是相熟悉MEA的制備，只要制備出來(lái)的Nafion膜的MEA性能過(guò)的去就可以，所以主要還是想再催化劑層方面改進(jìn)，陰極今天我聽(tīng)了版主的建議用了Nafion液，開(kāi)路電壓確實(shí)是上去了，有0.98v左右，但是功率密度依然很低，最大也只有30mW/cm2，不知道是不是我做的催化劑層沒(méi)有分散均勻。Nafion膜的處理方法是以前一個(gè)老師叫我的，我從文獻(xiàn)上看到的基本也是你說(shuō)的這3個(gè)步驟，所以我也挺奇怪的。不過(guò)我覺(jué)得可能主要還是在氣體擴(kuò)散電極上添加催化劑層這個(gè)步驟沒(méi)有做好，我是先稱的Pt/C，然后加入微量的蒸餾水，磨幾分鐘，然后加入乙醇，磨了幾分鐘，最后才加入Nafion液，磨幾分鐘，然后用畫(huà)筆刷到氣體擴(kuò)散層上去的，不過(guò)刷的時(shí)候催化劑漿料混容易干掉，所以我會(huì)邊刷邊滴幾滴乙醇，還有其實(shí)最后會(huì)浪費(fèi)掉不少的催化劑漿料。這些都是以前的老師教的，現(xiàn)在的導(dǎo)師對(duì)這方面一竅不通，一般都是自己摸索，

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11樓2013-04-12 13:53:30

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RON9613

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2樓: Originally posted by sehensie at 2013-04-10 20:53:33
從你的曲線來(lái)看極化電阻和歐姆電阻偏大，極化電阻建議從催化劑自身活性和涂敷的均勻程度找原因，歐姆電阻建議從MEA壓制的操作條件，如壓緊力、力分布的均勻性以及碳紙的電導(dǎo)以及膜是否采用適合方式處理找原因。

催化劑用的是標(biāo)準(zhǔn)的20%Pt/C電極，不過(guò)以前用過(guò)10%的Nafion液，性能會(huì)好一點(diǎn)，但是催化劑涂覆的均勻程度應(yīng)該怎么判斷呢？拿去做掃描嗎？膜處理是這樣的：3%的雙氧水煮沸1h，在蒸餾水煮沸1h。至于熱壓的均勻性又該怎么去判斷呢，每次熱壓完成后感覺(jué)MEA都有一定程度的彎曲，每次熱壓機(jī)熱壓完成后我都是取出來(lái)，夾在兩塊玻璃片之間冷卻，這是為了防止此時(shí)膜溫度過(guò)高暴露在空氣中易變性，但最后多少都會(huì)有一點(diǎn)。

呵呵我自己都暈了

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4樓2013-04-11 08:58:14

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5樓: Originally posted by RON9613 at 2013-04-11 09:10:48
對(duì)的，是6%的PTFE，一直都是這么做的，這個(gè)有什么問(wèn)題嗎？Pt/C:6%PTFE:乙醇:蒸餾水的質(zhì)量比=1:7:3:3。然后從室溫一小時(shí)燒到350℃隨爐冷回室溫。碳紙我是向廠家買(mǎi)的，應(yīng)該是已經(jīng)負(fù)載了微孔層了吧，我的老師也是用的 ...

你用PTFE作為催化層的粘結(jié)劑本身就不太好，為啥不用nafion呢？還有從廠家買(mǎi)回來(lái)的碳紙一般是不會(huì)負(fù)載微孔層的，你要現(xiàn)在憎水處理的碳紙上負(fù)載一層碳材料和PTFE的混合層，然后燒；在在此基礎(chǔ)上負(fù)載催化層

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6樓2013-04-11 18:40:39

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6樓: Originally posted by chgyhit at 2013-04-11 18:40:39
你用PTFE作為催化層的粘結(jié)劑本身就不太好，為啥不用nafion呢？還有從廠家買(mǎi)回來(lái)的碳紙一般是不會(huì)負(fù)載微孔層的，你要現(xiàn)在憎水處理的碳紙上負(fù)載一層碳材料和PTFE的混合層，然后燒；在在此基礎(chǔ)上負(fù)載催化層...

我今天看了一下，我買(mǎi)的碳紙已經(jīng)負(fù)載了微孔層了，我陽(yáng)極用的是Nafion液，不過(guò)還沒(méi)試過(guò)陰極也加nafion，是不是因?yàn)殛庩?yáng)極都做過(guò)憎水處理了，所以陰極不用加PTFE也不會(huì)出現(xiàn)水阻塞的問(wèn)題？

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7樓2013-04-11 21:05:27

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david404

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RON9613: 金幣+1 2013-04-12 13:34:42

建議你用211的膜試試，不用處理，直接使用，用水和酸處理以后，效果反而更差。陰極用Nafion溶液，不要用PTFE.

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8樓2013-04-12 08:33:17

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8樓: Originally posted by david404 at 2013-04-12 08:33:17
建議你用211的膜試試，不用處理，直接使用，用水和酸處理以后，效果反而更差。陰極用Nafion溶液，不要用PTFE.

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10樓2013-04-12 13:39:19

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