衰减值自正在基会攻击高分子电解质膜的端基或

 新闻资讯     |      2019-07-01 23:48

  为了升高自正在基祛除剂的成就,自正在基祛除剂的氧化还原电位最好高于0.64 V vsNHE且低于1.76 V vs NHE。

  而主自正在基祛除剂和副自正在基祛除剂之间的比例(主自正在基祛除剂/副自正在基祛除剂),能够正在1/10-10/1之间,优选为1/1掌握确当量摩尔浓度比例。

  为了然决燃料电池的化学衰减题目,能够采用高纯度资料缔制燃料电池部件,同时要留意正在缔制工序中避免引入杂质离子。别的,还需求正在膜电极组件中增加自正在基祛除剂(猝灭剂),升高燃料电池的耐久性。

  自正在基祛除剂能够增加正在电解质膜、电极或者气体扩散层上,主自正在基祛除剂和副自正在基祛除剂能够增加正在类似部位,也能够增加正在分别部位。丰田进一步公然了自正在基祛除剂增加正在分别部位的制备工艺。

  化学衰减重要是指高分子电解质膜被自正在基或者离子污染。自正在基重要来自于氧化还原反映经过中形成的H2O2或者·OH、·OOH自正在基,自正在基会攻击高分子电解质膜的端基或者主链,产生降解反映,使得电解质膜变薄以至穿孔。离子污染重要来自于燃料电池其他零部件融化的离子(如双极板)或者来自外部(如气氛)的离子污染源,电解质膜的基团被杂质离子交流,导致电解质膜更容易被自正在基攻击,产生劣化。越发是存正在Fe2+时,H2O2与Fe2+产生芬顿反映,大大增强了氧化性,对高分子电解质膜变成更大的毁伤。别的,自正在基攻击电解质膜而形成的劣化产品能够惹起催化剂中毒,导致燃料电池本能大幅度低落。

  为了达成主自正在基祛除剂可以被自正在基所氧化,副自正在基祛除剂可以被主自正在基祛除剂的氧化体所氧化,而且被氢和甲酸还原,关于主自正在基祛除剂和副自正在基祛除剂的再生与氧化还原电位相闭如下图所示:

  为了然决上述题目,消重燃料电池电解质膜的化学衰减,擢升电解质膜的应用寿命,丰田正在最新公然的一篇专利中(JP2019083123A)公然了一种运用两种分别的自正在基祛除剂(永诀为主自正在基祛除剂和副自正在基祛除剂)来祛除自正在基的身手,主自正在基祛除剂用于将自正在基还原为离子,同时自己从还原体(A)变为氧化体(A),副自正在基祛除剂用于将主自正在基祛除剂的氧化体(A)还原为还原体(A),同时副自正在基祛除剂被氧化为氧化体(B),而且氧化体(B)也能够被膜电极组件内的还原剂(如氢、电解质的剖判天生物即甲酸等)还原为还原体(B)。由此,只需求小剂量的自正在基祛除剂就能够有用的祛除膜电极组件中的自正在基,而且因为副自正在基祛除剂举动助催化剂用于再生主自正在基祛除剂,通过两种自正在基祛除剂共存升高了主自正在基祛除剂的再生速率,升高了主自正在基祛除剂的运用恶果。

  关于自正在基祛除剂与电解质的酸基举办离子交流的处境下,自正在基祛除剂的总增加量正在10%以下,按照丰田专利的施行例,总增加量正在0.05%-0.5%为佳。关于不举办离子交流的自正在基祛除剂,以质料分数计划总增加量正在0.01wt%-0.1wt%为佳。

  由上图能够看到,氧化还原对(B)的氧化还原电位比所述氧化还原对(A)的氧化还原电位低,且比甲酸的氧化还原电位高。因为膜电极组件中含有过氧化氢,不行应用芬顿活活性大金属离子举动氧化还原对,如Fe离子( Fe2+、Fe3+ )、逛离的Cu离子( Cu+、Cu2+ )和逛离的含V离子( V2+、V3+、V4+、VO2+、V5+、VO2+ )。

  现有身手公然了运用铈离子、银离子等单种离子举动自正在基祛除剂的本事,不过这些离子会打击质子和水的扩散,而且这些离子容易与质子举办离子交流,消重了燃料电池的导电性。别的,这些离子正在燃料电池pH值较高的局限容易变成氢氧化物或者氧化物重淀,从而遗失了举动自正在基祛除剂的效力。若这些离子被还原而形成金属析出,会影响催化剂层的电极反映。

  目前,燃料电池的寿命重要取决于电解质膜的寿命,而影响电解质膜寿命的成分重要有以下三种:(1)化学衰减;(2)板滞衰减;(3)热衰减。

  自正在基祛除剂也能够拔取不含金属元素的氧化还原对,如酰亚胺化合物、醌化合物、紫精衍生物、苯氧基衍生物、噻吩衍生物及其会集物。