实验五质子交换膜燃料电池膜电极及单电池的制作和性能测试

1.【实验目的】

本实验通过进行氢/氧（空）质子交换膜燃料电池（Protonexchangemembranefuel

cell，PEMFC）关键组件膜电极(Membraneelectrodeassembly,MEA)的制备和单电池组装及

实际演示一体化（all-in-one）燃料电池发电系统，使学生全面了解燃料电池的基本原理和制

作过程及使用方法。

2.【实验原理】

燃料电池是一种通过电化学反应直接将化学能转变为低压直流电的装置，即通过燃料和

氧化剂发生电化学反应产生直流电和水。燃料电池装置从本质上说是水电解的一个逆装置。

在电解水过程中，外加电源将水电解，产生氢和氧；而在燃料电池中，则是氢和氧通过电化

学反应生成水，并释放出电能。燃料电池单体主要由四部分组成，即阳极、阴极、电解质

（质子交换膜）和外电路。图1为组成燃料电池的基本单元的示意图。阳极为氢电极，阴极

为氧电极，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂（目的是用来加速电极上发生的电化学反

应），两极之间是电解质。

图1燃料电池工作原理图。图中Anode为阳极，Cathode为阴极，BipolarPlate为双极板，

CL为催化剂层，PEM为质子交换膜。

工作原理为：氢气通过管道或导气板到达阳极，在阳极催化剂的作用下，氢气发生氧化，释放出电子，如反应（1）所示。氢离子穿过电解质到达阴极，而在电池的另一端，氧气（或

空气）通过管道或导气板到达阴极，同时，电子通过外电路也到达阴极。在阴极侧，氧气与

氢离子和电子在阴极催化剂的作用下反应生成水，如反应（2）所示。与此同时，电子在外电路的连接下形成电流，可以向负载输出电能。燃料电池总的化学反应如式（3）所示。

阳极半反应：H2→2H++2e-E o=0.00V(1)

阴极半反应：1/2O2+2H++2e-→H2O E o=1.23V(2)

电池总反应：H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)E ocell=1.23V(3)

燃料电池的膜电极如图2所示。由碳纸（气体扩散层）、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层和碳纸（气体扩散层）构成。其中碳纸作为气体扩散层支撑体起收集电流的作用。因为碳纸上的孔隙率比较大，一般在碳纸表面制备一层中间层来整平（在本实验中省略）。催化层的涂布分两种情况，一种是将催化剂涂覆在碳纸的中间层表面，另一种是直接将催化剂涂覆在膜的两侧。催化剂一般是2－5纳米的Pt颗粒负载在30纳米左右的碳粉上，与溶剂和Nafion等均匀混合配置成浆料，使用时直接涂覆。

图2燃料电池膜电极结构。图中GDL是气体扩散层，CL是催化剂层，M是质子交换

膜。

燃料电池阳极和阴极之间由质子交换膜（如杜邦公司的Nafion膜）隔开。最常用的Nafion 212、Nafion115和Nafion117等型号的膜外观为无色透明，平均分子量大概为105～106。由分子结构可看出，Nafion膜是一种不交联的高分子聚合物，在微观上可以分成两部分：一部分是离子基团群，含有大量的磺酸基团，它既能提供游离的质子，又能吸引水分子；另一部分是憎水骨架，与聚四氟乙烯类似，具有良好的化学稳定性和热稳定性。Nafion系列膜具有体型网络结构，其中有很多微孔(孔径约10-9m)。人们普遍用“离子簇网络结构模型”来描述这种结构，把它分为三个区域：（1）憎水的碳氟主链区，（2）由水分子、固定离子、相对离

子和部分碳氟高聚物侧链所组成的“离子簇区”，3）前两个区域相间的过渡区。膜中的-SO3H 是一种亲水性的阳离子交换基团，当阴极反应时，-SO3H中离解出H+会参与结合生成水，同时放热。H+离去后，-SO3-会因静电吸引邻近的H+填充空位，同时还有电势差的驱动，使H+在膜内由阳极向阴极移动。在有水存在的条件下，-SO3H上的H+与H2O形成H3O+，从而削弱了-SO3-与H+间的引力，有利于H+的移动。由于膜的持水性，在H+摆脱-SO3-后，进行

（

了“连锁式的水合质子传递”，即质子沿着氢键链迅速地转移，所以水是质子传递必不可少的条件。质子传递使得两极反应顺利进行，维持了电池回路，所以，质子传递快慢，直接影响电池的内阻和输出功率。

燃料电池虽然和普通化学电池一样，都是通过电化学反应产生电能，但是，反应物的供给方式不同。普通化学电池的阳极和阴极反应物共存于电池体内。而燃料电池的氧化剂和燃料是由燃料电池外部的单独储存系统提供。因此，普通化学电池只是一个有限的电能输出和储存装置，而燃料电池只要保证燃料和氧化剂的供应，可连续不断地产生电能，是一个发电装置。另外，同为发电装置的燃料电池和内燃机也有根本的不同，这主要是它们产生电能的原理不同。内燃机发电分两步完成，第一步是燃料燃烧，产生热能，第二步是热能驱动机械发电得到电能。而燃料电池中的燃料通过电化学反应直接产生电能。燃料电池由于反应过程中不涉及到燃烧，其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，其能量转换效率是普通内燃机的2-3倍。

前面介绍了燃料电池膜电极的结构，膜电极是燃料电池的核心部件，但是必须组成电堆才能发电。图3为燃料电池堆和便携式燃料电池发电系统。燃料电池堆由多个单电池组成，单电池是指由一片膜电极组成的电池。除了膜电极之外还需要其它部件，包括密封垫、集流板及端板等，最终由螺丝固定。燃料电池系统由多个单电池串联而成，工作时需要更复杂的燃料供给系统、水热管理系统和电子控制系统等。

图3燃料电池堆（左）和燃料电池发电系统（右）

燃料电池的工作特性可以极化曲线表示。图4是典型的单电池的极化曲线，即电压电流曲线。一个单电池的开路电压可以在1伏左右，但是在工作时电池的输出电压会明显降低，与工作电流有关。从图4的曲线可以看到，随着电流密度的加大，电压降低。然而，电池输出的功率在某一个电流密度下达到最大值。这表明燃料电池的工作特性与普通化学电池不同，它的输出功率随负载变化。

e Power

Currentdensity

图4燃料电池的工作极化曲线

3.【仪器与试剂】

电化学工作站，万用表，镊子，电吹风，六角小扳手，烧杯，直尺，玻璃搅棒，烘箱，丙酮，无水乙醇，脱脂棉，去离子水。

4.【实验步骤】

4.1膜电极制备

4.1.1清洗涂膜夹具，用脱脂棉蘸无水乙醇将夹具及垫圈清洗干净。

4.1.2按图所示，将质子交换膜装于夹具上。在底座上放上一块密封垫，然后放上质子交换膜，再放上一块密封垫。

（质子交换膜要先将两面的保护膜去掉，防止将催化剂涂在保护膜上）

4.1.3将夹具面板盖上，然后用螺丝将膜夹紧。将配好的催化剂浆料均匀涂在膜上（此时膜会发生卷曲，属正常现象），用电吹风器吹干。

4.1.4将膜从夹具上取下，将质子交换膜的反面用同法涂覆催化剂。

4.2燃料电池组装

4.2.1首先将四个螺丝装在有机玻璃的氢气侧端板上。

4.2.2装上一片密封垫。

4.2.3装上一块集流板。

4.2.4装上另一片密封垫。

4.2.5将一碳纸放在中间部位。

4.2.6将制备好的膜电极放在碳纸上，注意催化剂部分与碳纸覆盖。

4.2.7装上另外一片碳纸，同样使催化剂部分与碳纸覆盖。

4.2.8装上另一块集流板。注意此集流板的极耳和上一个集流板不在

同一方向。

4.2.9装上氧气侧端板。

用螺丝将电池锁紧。

装上电极接头。

4.3一体化（all-in-one）燃料电池发电系统安装试验

4.3.1将组装好的燃料电池按图5所示放入发电装置中，并与电机连接。

4.3.2在制氢瓶中加入约2/3的去离子水，再加入复合含氢材料，充分溶解复合含氢材料，然后加盖旋紧。

4.3.3将制氢瓶按图5所示，将氢气导管连到燃料电池的阳极。

4.3.4此时氢气产生，经导管进入燃料电池。燃料电池开始工作，可见小风扇转动。

图5一体化燃料电池发电系统

4.4实验观察和测试

4.4.1用万用表检查燃料电池接触是否完好（不允许短路）。

4.4.2观察复合含氢材料溶解时的现象。

4.4.3风扇转动后测量燃料电池的电压、电流。

4.4.4测试燃料电池的工作极化曲线。

4.5实验后处理

4.5.1将燃料电池与小风扇分离。

4.5.2将制氢瓶中所剩溶液倒入废液收集桶。

4.5.3打开燃料电池。

4.5.4将碳纸和涂覆催化剂的质子交换膜统一回收。

4.5.5用脱脂棉蘸乙醇清洗氧气/氢气端板、密封垫、集极流板以及涂膜夹具。将这些可重复利用的部件按要求放回原处。

4.6耗品回收

4.6.1催化剂回收：将涂覆催化剂的膜浸入乙醇中，催化剂层会溶解脱落。将收集的催化剂醇溶液适当蒸发至一定稠度，可重新使用。

4.6.2膜回收：将去除催化剂的膜在去离子水中煮沸1小时，然后放入去离子水中备用。

4.6.3碳纸回收：将使用过的碳纸置于丙酮溶液中浸泡半小时，然后用去离子水清洗，最后将碳纸置于烘箱内烘干备用。

5.【数据处理】

测得开路电位为0.656V，选择“线性扫描”功能，参数设置如下初始电位=0.656V，终止电位0V，扫描速度0.001V/s，静止时间2s，灵敏度10-6A/V

图6.燃料电池的电位-电流密度及功率-电流密度曲线

6.【提问与思考】

6.1本实验成功的关键是什么？

①质子交换膜的制备：避免长时间热风吹干，避免破裂，使催化剂更加均匀覆盖，膜的组装过程要注意

②制氢瓶的使用：不要用力摇晃，电池反应过程中不要打开瓶盖，以防止制备氢气的不稳定

而导致的电压不稳定

6.2本实验是氢/空气（氧）燃料电池，是否可以甲醇或乙醇代替氢作燃料？如果可以阳

极的反应是什么？

可以。以甲醇为例：碱性条件下CH3OH - 6e- + 8OH- → CO32- + 6H2O

酸性条件下CH4O - 6e(-) + H2O → 6H(+) + CO2

6.3本实验使用市售的含氢复合材料制氢，能用其它制氢方法代替吗？如果有请举例说

明。

可以。可以用氢气瓶直接通入氢气，金属氢化物制氢，碱金属与水反应，电解水制氢等

6.4本实验的一体化燃料电池系统带动的是一个小风扇，如何设计一个可以带动更大功

率电器的燃料电池系统？

可以串联多个燃料电池组，将反应温度设置为最佳温度，提高氢气活度，使用性能更加优良的隔膜等

质子交换膜燃料电池膜电极的关键技术_王诚

收稿日期：2016-02-03；修回日期：2016-02-24 基金项目：国家电网公司科技项目（SGRI-DL-71-14-012）作者简介：王诚，副教授，研究方向为氢能燃料电池，电子信箱：wangcheng@https://www.360docs.net/doc/835562120.html, 引用格式：王诚，赵波，张剑波.质子交换膜燃料电池膜电极的关键技术[J].科技导报，2016,34(6):62-68;doi:10.3981/j.issn.1000-7857.2016.06.006 质子交换膜燃料电池膜电极的关键技术王诚1，赵波2，张剑波3 1.清华大学核能与新能源技术研究院，北京100084 2.全球能源互联网研究院，北京102209 3.清华大学汽车安全与节能国家重点实验室，北京100084 摘要膜电极是多相物质传输和电化学反应场所，决定着燃料电池的性能、寿命及成本。本文分析膜电极当前技术现状与商业化目标，梳理膜电极分类及经过梯度化膜电极向有序化膜电极发展的技术脉络，介绍近年来超低Pt 载量的第三代膜电极-有序化膜电极的新进展，比较各种有序化膜电极制备方法的优缺点。目前有序化膜电极在铂族元素总载量为0.118mg/cm 2下取得的最好性能为861mW/cm 2@0.692V ，0.137g/kW ，成本降至5美元/kW ，Q /ΔT 值从2013年的1.9下降到1.45。从降低Pt 用量及简化燃料电池发电系统、降低系统成本的角度看，自增湿有序化膜电极是未来膜电极开发的重要方向。关键词燃料电池；膜电极；纳米线；纳米管；纳米结构薄膜质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell ，PEMFC ）是一种零排放、高效率与高功率密度的发电装置，特别是在新能源交通动力应用方面具有极其诱人的前景[1]。经过全球多年持续研发，目前PEMFC 在能量效率、功率密度、比功率、低温启动等性能指标方面取得了突破性进展[2]，使得燃料电池汽车的性能己接近传统内燃机汽车的水平。在PEMFC 技术日趋成熟和日本氢社会战略驱动的背景下，以丰田Mirai 燃料电池汽车领衔的新一轮燃料电池汽车产业化浪潮正在迫近。然而，当前PEMFC 系统的量产成本（49美元/kW ，按年产50万台计）和寿命（一般水平为2500h ）距离商业化成本指标（30美元/kW ）和耐久性指标（5000h 以上）仍有差距，构成了其产业化的最后障碍。车用燃料电池成本和耐久性问题涉及面广、挑战大，一直是世界各国研究人员广泛关注的棘手问题[3] 。膜电极（membrane electrode assembliy ，MEA ）是多相物质传输和电化学反应场所，决定着PEMFC 的性能、寿命及成本，主要由催化剂、质子交换膜及其溶液、气体扩散层制备而成。膜电极的制备工艺一直是燃料电池领域的核心技术。由于目前非铂催化剂活性低、耐久性差，还无法取代铂基催化剂，实际应用的PEMFC 催化剂均为含Pt 催化剂。研制高性能超低Pt 载量的膜电极对于加速PEMFC 商业化进程具有十分重要的意义。在开发高效Pt 基催化剂方面，调整Pt 纳米晶体的暴露晶面（111），制备Pt 的合金、核壳、枝杈或非均质结构的多金属纳米晶体，用金属团族、分子、离子、有机或无机化合物修饰铂纳米颗粒表面，均有利于改善催化氧化还原反应。最近，高质量活性的铂基多孔/中空结构纳米颗粒这种新型的催化剂，受到了广泛关注；在改进催化剂的耐久性方面，主要集中于研发高度石墨化的碳材料（例如碳纤维，碳管，石墨稀）作为Pt 基催化剂载体，这些碳材料拥有更高的石墨特征能抵抗汽车启停工况引起的衰减[4]。但仅从催化剂等原材料角度来改善PEMFC 的成本和耐久性问题还远远不够，因为由催化剂制备的膜电极还必须兼顾电化学反应三相界面及电子、质子、气体和水的传质微通道等多因素影响才能获得最佳发电性能，因此，解决PEMFC 上述两大问题应着眼于膜电极部件的原材料与制备工艺的集成创新。 1膜电极国际专利分析与商业化指标采用Derwent Innovations Index 专利检索平台对1963年至2015年9月1日的专利进行统计分析，检索条件为[标题：(MEA or "membrane electrode assembly"or "membrane and electrode assembly")AND 主题:（"fuel cell")]，共检索到有关膜电极的记录3480条，其中有1669个专利权人。从专利发展趋势来看，2008—2009年是膜电极技术创新最为活跃的时期，专利总数超过1000件。以专利权人排序的统计结果如图1所示，丰田汽车公司以552件膜电极发明专利高居首位，三星电子、日产汽车、东芝、日本凸版印刷株式会社、本田汽车、现代汽车、松下、美国3M 公司名列其后。在专利权人排名前10位中，日本企业占据7位，日本企业在燃料电池膜电极专利数量上的压倒性优势表明，其燃料电池核心技术成果丰硕和工业产权保护意识强化。丰田汽车内制的新一代膜电极（图 62

燃料电池质子交换膜研究现状和发展趋势

燃料电池质子交换膜研究现状和发展趋势本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March

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质子交换膜燃料电池-水热管理

ＰEMFＣ的水、热管理问题水、热管理是ＰＥＭFC 发电系统的重要环节之一。水管理电堆运行时,质子交换膜需要保持一定的湿度,反应生成的水需要排除。不同形态的水的迁移、传输、生成、凝结对电堆的稳定运行都有很大影响,这就产生了PEMFＣ发电系统的水、热管理问题。通常情况下,电堆均需使用复杂的纯水增湿辅助系统用于增湿质子交换膜,以免电极“干死”(质子交换膜传导质子能力下降,甚至损坏)；同时又必须及时将生成的水排出,以防电极“淹死”。由于PE ＭFC的运行温度一般在8０℃左右,此时PEMFC 的运行效能最好,因此反应气体进入电堆前需要预加热,这一过程通常与气体的加湿过程同时进行;电堆发电时产生的热量将使电堆温度升高,必须采取适当的冷却措施，以保持PEMFC电堆工作温度稳定。这些通常用热交换器与纯水增湿装置进行调节，并用计算机进行协调控制。热管理冷却水箱或余热处理系统是吸收或处理PEMＦC发电机运行产生的热量，保障电站环境不超温。将PＥMFC发电站的余热进行再利用，如用于工程除湿、空调、采暖或洗消等,实现电热联产联供,可大大提高燃料利用效率,具有极好的发展与应用前景。为了确保PEMFC电堆的正常工作，通常将电堆、H2和O２处理系统、水热管理系统及相应的控制系统进行机电一体化集成,构成PEMFC发电机。根据不同负载和环境条件，配置H2和O2存储系统、余热处理系统和电力变换系统,并进行机电一体化集成就可构成PＥMFC发电站。 PEＭFC的存储装置通常,PEＭFＣ发电站由PEMFＣ发电机和氢气生产与储存装置、空气供应保障系统、氢气安全监控与排放装置、冷却水罐和余热处理系统、电气系统及电站自动控制系统构成。氢气存储装置为发电机提供氢气,其储量按负荷所需发电量确定。氢气存储方式有气态储氢、液态储氢和固态储氢，相应的储氢材料也有多种,主要按电站所处环境条件及技术经济指标来决定。氢气存储是建设PＥＭFC发电站的关键问题之一，储氢方式、储氢材料选择关系整个电站的安全性和经济性。空气供应保障系统对地面开放空间的PEＭFC应用(如ＰEMFC电动车)不成问题,但对地下工程或封闭空间的应用来说却是一个十分重要的问题,如何设置进气通道必须进行严格的论证。氢气安全监控与排放装置是氢能发电站的一个特有问题，由于氢气是最轻的易燃易爆气体，氢气储存装置、输送管道、阀门管件、PEMFC电堆以及电堆运行的定时排空都可能引起氢气泄漏，为防止电站空间集聚氢气的浓度超过爆炸极限，必须实时检测、报警并进行排放消除处理。氢气安全监控与排放消除装置由氢气敏感传感器、监控报警器及排放风机、管道和消氢器等组成，传感器

(完整word版)实验报告5燃料电池电堆测试

《燃料电池电堆测试与分析》实验报告一.实验目的：１.掌握PEMFC电堆测试台的基本结构和操作方法；２.通过实测，掌握电堆极化曲线的测试方法，学会绘制极化曲线、功率曲线等图谱；３.能将燃料电池电堆的实测性能应用于燃料电池系统的构建上；锻炼运用理论分析、解决实际问题的能力和方法。二.实验原理：将所需测量的PEMFC电堆与NBT燃料电池测试系统连接，通过控制平台调节燃料电池的氢气和空气流量，设置负载的电流值（也就是燃料电池电堆的电流值），观察记录电压值和功率值得变化，利用所记录的数据画出燃料电池的i-V和i-P曲线。三.实验仪器设备和器材四.测试平台开机顺序测试１.打开气源，检查氢气、空气（外部供应时）的压力是否正常、去离子水的液位是否正常；室内氢气泄露报警系统是否正常；氢气、空气与水的排放口是否连接妥当，氢气管路的出口必须接于室外。注意测试时的人员与设备的安全。２.给测试平台上电，380V AC。３.开启电脑，与设备联机。４.手动设置适当的氢、空、冷却水温度（注意不应超过80℃）、各流体最低流量、电堆片数、活性面积等参数。５.设定数据保存路径和文件名，开始记录数据。

６.测试极化曲线。根据电堆所需要氢空流量，手动设置电流，测试极化曲线。７.实验结束。五.提前制作电堆运行所需氢气和空气的流量表，如下表所示。已知条件：电堆片数：19片，单电池活性面积250cm2; 阴/阳极化学计量比：3.5/1.5; 常压六.绘制电堆的极化曲线和功率密度曲线，需要标明必要的测试条件。

七.绘制上述极化曲线上最大功率时的单片电池电压柱状图，并计算电压的标准偏差。学生（签名）：实验日期：2015.5.25

实验五-质子交换膜燃料电池膜电极及单电池的制作和性能测试

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实验五质子交换膜燃料电池膜电极及单电池的制作和性能测试 1.【实验目的】本实验通过进行氢/氧（空）质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）关键组件膜电极(Membrane electrode assembly,MEA)的制备和单电池组装及实际演示一体化（all-in-one）燃料电池发电系统，使学生全面了解燃料电池的基本原理和制作过程及使用方法。 2.【实验原理】燃料电池是一种通过电化学反应直接将化学能转变为低压直流电的装置，即通过燃料和氧化剂发生电化学反应产生直流电和水。燃料电池装置从本质上说是水电解的一个逆装置。在电解水过程中，外加电源将水电解，产生氢和氧；而在燃料电池中，则是氢和氧通过电化学反应生成水，并释放出电能。燃料电池单体主要由四部分组成，即阳极、阴极、电解质（质子交换膜）和外电路。图1为组成燃料电池的基本单元的示意图。阳极为氢电极，阴极为氧电极，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂（目的是用来加速电极上发生的电化学反应），两极之间是电解质。图1燃料电池工作原理图。图中Anode为阳极，Cathode为阴极，Bipolar Plate为双极板， CL为催化剂层，PEM为质子交换膜。工作原理为：氢气通过管道或导气板到达阳极，在阳极催化剂的作用下，氢气发生氧化，释放出电子，如反应（1）所示。氢离子穿过电解质到达阴极，而在电池的另一端，氧气（或空气）通过管道或导气板到达阴极，同时，电子通过外电路也到达阴极。在阴极侧，氧气与 28

燃料电池质子交换膜研究现状和发展趋势

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第一章实验装置说明第一节系统概述一、装置概述目前我国传热元件的结构形式繁多，其换热性能差异较大，在合理选用和设计换热器的过程中，传热系数是度量其性能好坏的重要指标。本装置通过以应用较为广泛的间壁式换热器（共有套管式换热器、螺旋板式换热器、列管式换热器和钎焊板式换热器四种）为实验对象，对其传热性能进行测试。。二、系统特点 1.采用四种不同结构的换热器（分别为套管式换热器、螺旋板式换热器、列管式换热器和钎焊板式换热器）作为实验对象，对其进行性能测量。 2.实验装置可测定换热器总的传热系数、对数传热温差和热平衡误差等，并能根据不同的换热器对传热情况和性能进行比较分析。 3.实验装置采用工业现场的真实换热器部件，与实际应用接轨。三、技术性能 1.输入电源：三相五线制 AC380V±10% 50Hz 2.工作环境：温度-10℃～+40℃；相对湿度＜85%(25℃)；海拔＜4000m 3.装置容量：＜4kVA 4.套管式换热器：换热面积0.14m2 5.螺旋板式换换热器：换热面积1m2 6.列管式换热器：换热面积0.5m2 7.钎焊板式换热器：0.144m2 8.电加热器总功率：＜3.5kW 9.安全保护：设有电流型漏电保护、接地保护，安全符合国家标准。四、系统配置 1.被控对象系统：主要由不锈钢钢架、热水箱、热水泵、冷水箱、冷水泵、涡轮流量计、PT100温度传感器、板式换热器、列管式换热器、套管式换热器、螺旋板式换热器、冷凝器、电加热棒、电磁阀、电动球阀、黄铜闸阀以及管道管件等。 2.控制系统：主要由电源控制箱、漏电保护器、温度控制仪、流量显示仪、调压模块、开关电源以及开关指示灯等。第二节换热器的认识一、换热器的形式能使热流体向冷流体传递热量，满足工艺要求的装置称为换热器。换热器的形式有很多，

燃料电池测试系统购置

高功率燃料电池测试系统技术参数高功率燃料电池测试系统，用于25cm2或50cm2质子交换膜燃料电池单电池性能及耐久性研究。详细的技术文件如下：一、测试系统的所有部件、数据采集与控制、电脑及显示器在一个主机箱中。二、测试仪器可靠性要求无故障运行10000小时三、电子负载 1、最大功率：≥100W； 2、最大电流：≥120A，精度：±0.3% 所选量程，分辨率：1mA 3、电池电压测量范围：-5V~+5V，精度：±1mV；分辨率：1mV 4、最低保护电压：0.3V。四、加载控制方式：即可电流控制，又可电压控制。五、气体供应 1、质量流量控制器：最大流量：H2≥2NLPM，精度：±1%；Air≥5NLPM，精度：±1%，可按过量系数控制流量。 2、带有干气旁通（Bypass）功能，带有氮气吹扫（Purge）功能六、背压控制 1、程控自动化阴阳极进出口压力控制，电脑控制自动加背压。 2、压力控制范围：≥300KPa（表压），控制稳定性：±5KPa 3、可以监测（电脑显示）阴极和阳极的进出口压力。七、温度控制 1、最高电池温度：≥110℃，控制精度：±1℃ 2、最高气体温度：≥90℃，控制精度：±1℃，从加湿器到测试电池间的胶管有加热和保温功能，避免水气凝结。 3、露点温度控制范围：室温—90℃，精度：±1℃ 八、热交换器：有九、交流阻抗：要求带有交流阻抗测试模块，电压控制模式测EIS，频率扫描范围：高频大于10kHz，低频小于等于0.01mHz，电流最大量程：≥±5A

十、带有恒电位仪，N2和Air自动切换，测试CV、LSV。N2流量计量程越高越好，建议和Air共用流量计。十一、安全：带有氢气报警器，设有氢气泄露报警和仪器错误报警，在报警情况下自动化关闭电子负载、启动氮气吹扫。带有过电压、电流等保护。十二、电脑和软件： 1、电脑全自动控制 2、可编程进行程序控制测试， 3、语言：英语或中文 4、数据收集记录：至少可以电脑记录以下参数：运行时间、电池温度、阴阳极气体进出口的温度和湿度、阴阳极加湿温度、阴阳极进出口压力、阴阳极气体流量，电池电流、电压及其标准偏差，所有数据记录设定值和测量值。十三、保修期一年。

质子交换膜燃料电池膜电极及单电池的制作和演示

学生实验质子交换膜燃料电池膜电极及单电池的制作和演示设计：沈培康执笔：沈培康、孟辉中山大学物理科学与工程技术学院 2009年6月

质子交换膜燃料电池膜电极及单电池的制作和演示一．实验目的本实验通过进行氢/氧（空）质子交换膜燃料电池（Proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）关键组件膜电极( Membrane electrode assembly, MEA)的制备和单电池组装及实际演示一体化（all-in-one）燃料电池发电系统，使学生全面了解燃料电池的基本原理和制作过程及使用方法。二．实验原理燃料电池是一种通过电化学反应直接将化学能转变为低压直流电的装置，即通过燃料和氧化剂发生电化学反应产生直流电和水。燃料电池装置从本质上说是水电解的一个逆装置。在电解水过程中，外加电源将水电解，产生氢和氧；而在燃料电池中，则是氢和氧通过电化学反应生成水，并释放出电能。燃料电池单体主要有四部分组成，即阳极、阴极、电解质（质子交换膜）和外电路。图1为组成燃料电池的基本单元的示意图。阳极为氢电极，阴极为氧电极，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂（目的是用来加速电极上发生的电化学反应），两极之间是电解质。图1 燃料电池工作原理图。图中Anode为阳极，Cathode为阴极，Bipolar Plate 为双极板，CL为催化剂层，PEM为质子交换膜。工作原理为：氢气通过管道或导气板到达阳极，在阳极催化剂的作用下，氢气发生氧化，释放出电子，如反应（1）所示。氢离子穿过电解质到达阴极，而

在电池的另一端，氧气（或空气）通过管道或导气板到达阴极，同时，电子通过外电路也到达阴极。在阴极侧，氧气与氢离子和电子在阴极催化剂的作用下反应生成水，如反应（2）所示。与此同时，电子在外电路的连接下形成电流，可以向负载输出电能。燃料电池总的化学反应如式（3）所示。阳极半反应：H2→ 2 H+ + 2 e-E o = 0.00 V (1) 阴极半反应：1/2 O2 + 2 H+ + 2 e-→ H2O E o = 1.23 V (2) 电池总反应：H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l) E o cell = 1.23 V (3) 燃料电池的膜电极如图2所示。由碳纸（气体扩散层）、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层和碳纸（气体扩散层）构成。其中碳纸作为气体扩散层支撑体起收集电流的作用。因为碳纸上的孔隙率比较大，一般在碳纸表面制备一层中间层来整平（在本实验中省略）。催化层的涂布分两种情况，一种是将催化剂涂覆在碳纸的中间层表面，另一种是直接将催化剂涂覆在膜的两側。催化剂一般是2－5纳米的Pt颗粒负载在30纳米左右的碳粉上，与溶剂和Nafion等均匀混合配置成浆料，使用时直接涂覆。图2 燃料电池膜电极结构。图中GDL是气体扩散层，CL是催化剂层，M 是质子交换膜。燃料电池阳极和阴极之间由质子交换膜（如杜邦公司的Nafion膜）隔开。最常用的Nafion 212、Nafion115和Nafion117等型号的膜外观为无色透明，平均分子量大概为105～106。由分子结构可看出，Nafion膜是一种不交联的高分子聚合物，在微观上可以分成两部分：一部分是离子基团群，含有大量的磺酸基团，它既能提供游离的质子，又能吸引水分子；另一部分是憎水骨架，与聚四氟乙烯类似，具有良好的化学稳定性和热稳定。Nafion系列膜具有体型网络结构，其中有很多微孔(孔径约10-9 m)。人们普遍用“离子簇网络结构模型”来描述这种结构，

质子交换膜燃料电池的研究

第4卷第3期1998年8月电化学 EL ECT ROCHEM IST RY V ol.4 No.3 Aug.1998质子交换膜燃料电池的研究葛善海** 衣宝廉* 徐洪峰韩明邵志刚 (中国科学院大连化学物理研究所大连116023) 摘要通过测定电压~电流密度曲线等方法研究质子交换膜燃料电池的电极参数,构造了 E cell=0.7V,I=0.55A/cm2并能够稳定运行的燃料电池.改进电池的电极结构,研究了各种操作条件如温度、压力、增湿情况、尾气流量等对电池性能的影响. 关键词质子交换膜,燃料电池,电极质子交换膜燃料电池(PCMFC)是继碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)而发展起来的第五代燃料电池.PEM FC的电极为多孔气体扩散电极,以纯铂或碳载铂作电催化剂,电解质为全氟磺酸型固体聚合物,氢气为燃料,氧气或空气为氧化剂.由于PEMFC可以低温起动,无电解质腐蚀问题,对环境没有污染以及具有高的能量效率和高的功率密度[1],PEM FC最有希望成为电动汽车的动力源[2],从本世纪八十年代起,包括美国、加拿大、日本等许多发达国家竞相开展PEM FC的研究工作[3~8].本文简介了我们的PEMFC研究结果. 1 实验 1.1 电池的组装质子交换膜燃料电池的结构如图1所示,膜、电极三合一组件的两侧各放一张或数张经憎水化处理的拉伸钛网或镍网,网的作用是搜集电流.垫片为聚四氟乙烯垫片或橡胶垫片,两块极板为不锈钢板. 1.2 工艺流程质子交换膜燃料电池工作的工艺流程如图2所示:氢气和氧气经减压后进入各自的增湿器增湿后进入电池,电化学反应产物水随着尾气排出电池,尾气经冷却气水分离后排空,水经搜集后排放,电池和两个增湿器的温度分别由温度自动控制器控制,外电路系统接可变电阻器以控制电流输出.作电池的循环伏安实验时,外电路系统可与微机连接,微机将自动记录电池的循环伏安曲线,微机同样可以记录在稳定电流下,电池电压变化情况. 2 实验结果与讨论本文1997 07 21收到,1997 09 30收到修改稿 * 通讯联系人; **现在大连理工大学化工学院

质子交换膜燃料电池

质子交换膜燃料电池学院：材料科学与工程学院班级： 13应用物理组员：方毅、罗烈升学号：0120；0121 指导老师：孙良良（博士）时间： 2016年5月28日

目录PEMFC的结构 (3) PEMCD的工作原理 (3) 质子交换膜 (4) PEMC的优点 (4) PEMFC的应用前景 (5) PEMFC的发展概况 (6)

PEMFC的结构质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，英文简称PEMFC)是一种燃料电池，在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质。工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。如图1 PEMFC的工作原理图1 燃料电池本质是水电解的“逆”装置，主要由三部分组成，即阳极、阴极、电解质，如图2。其阳极为氢电极，阴极为氧电极。通常，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂，用来加速电极上发生的电化学反应。两极之间是电解质。其工作原理如下： 1）氢气通过管道或导气板到达阳极。 2）在阳极催化剂的作用下，1个氢分子解离为2个氢质子，并释放出2个电子，阳极反应为： 2H 2 -4e-=4H+ Eθ= 0. 000 V。 3）在电池的另一端，氧气（或空气）通过管道或导气板到达阴极，在阴极催化剂的作用下，氧分子和氢离子与通过外电路到达阴极的电子发生反应生成水，阴极反应为： O 2+4H++4e-=2H 2 O Eθ= 1. 234 V 总的化学反应为：图2 1/2 O 2+ H 2 =H 2 O Eθ cell = 1. 234 V 电子在外电路形成直流电。因此，只要源源不断地向燃料电池阳极和阴极供

热交换器能效测试与评价规则

TSG特种设备安全技术规范 TSG 20XX 热交换器能效测试与评价规则 Energy Efficiency Test and Evaluation Regulation for Heat Exchanger (征求意见稿) 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局颁布 20XX年XX月XX日

前言 2016年7月，国家质量技术监督检验检疫总局(以下简称国家质检总局)特种设备安全监察局(以下简称特种设备局)委托中国特种设备检测研究院（以下简称中国特检院）组织起草《热交换器能效测试与评价规则》（以下简称规则）。 2016年7月，中国特检院组织成立了起草组，在西安召开第一次工作会议，讨论了规则的制定原则、重点内容以及主要问题、结构(章节)框架，并且就起草工作进行了具体分工，制定了起草工作时间表。2016年9月，起草组在上海召开第二次工作会议，对规则内容进行了调整，并形成了规则征求意见稿。2016年XX月，特种设备局对征求意见稿进行审查后，以质监特函[2016]XX 号文对外征求基层部门、有关单位和专家及公民的意见。201X年XX月，根据征求到的意见起草组进行修改形成送审稿，并提交给国家质检总局特种设备安全与节能技术委员会审议，起草组根据审议意见进行修改后形成报批稿，201X年XX月XX日，由国家质检总局批准颁布。本规则主要起草单位和人员如下：甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司张延丰周文学西安交通大学白博峰国家质量监督检验检疫总局特种设备安全监察局冷浩中国特种设备检测研究院管坚刘雪敏中国特种设备安全与节能促进会王为国上海市特种设备监督检验技术研究院汤晓英甘肃省质量技术监督局特种设备安全监察局严勇中国石化工程建设有限公司张迎恺中国石油化工股份有限公司上海高桥分公司蔡隆展西安市热力总公司唐涤上海蓝海科创检测有限公司王纪兵上海板换机械设备有限公司张永德

燃料电池测试方案

燃料电池测试方案燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。根据燃料和氧化剂种类的不同燃料电池分为多种类型，比如碱性燃料电池，质子交换膜燃料电池，甲醇燃料电池，磷酸燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池，固体氧化物燃料电池等，具有环境污染小，比能量高，噪音低，燃料范围广，可靠性高，易于建设等优点，因此其可广泛应用于电动汽车、航天飞机、潜艇、通讯系统、中小规模电站、家用电源，以及其他需要移动电源的场所。中国致力于燃料电池的相关研究数十年，当前国家也将燃料电池行业的发展写入了多个地区的战略规划。神州技测工程师表示，对于燃料电池的测试，功率不同，测试方法也不同。总体说来，硬件仪器一般包括：气体供给系统、液体供给系统、气体液体混合供给系统、液体供给液压系统、加湿器系统、气体加热线、温度控制监测系统、压力控制监测系统、电子负载系统、辅助输入输出系统、架构模块式系统以及第三方设备等。软件一般包括：对所有接入仪器的设定、控制、安全报警以及数据收

燃料电池的主要应用是在汽车行业中，大概可占到行业应用的70%左右。因此我们可以以汽车中燃料电池为例，简述燃料电池的测试。燃料电池堆栈的测试中，会使用多种气体相关装置，电力相关装置，监测系统等。

神州技测提供的AMETEK SG系列直流电源可以作为辅助电源，功率范围:4KW-150KW,电压范围5-1000V，电流范围5–6000 A；提供恒压、恒流和恒功率输出模式；提供独特的“序列”功能，易于生成变化的直流波形；可定义电压斜率；可闻噪音低。 AMETEK PLW系列水冷电子负载产品可以作为电力测试设备使用，检测燃料电池的电力特性。PLW系列产品成熟稳定，可靠性高，有众多典型案例，型号齐全：功率覆盖6kW、9kW、12kW、18kW、24kW、36kW，也可提供36kW - 250kW的其他标准型号；标准额定电压：60V、120V、400V、600V、800V和1000V；外形紧凑，功率密度高（2U，18kW）。水冷电子负载应用在燃料电池堆栈测试中有众多的优势，比如功率密度高，体积小巧；冷水在电子负载内部流动，对系统的温度环境影响较小，适于实验人员工作，同时也减少了环境温度对测试的影响；噪声小，适于实验人员工作；无需额外建空调房，因此降低成本，减少线损对系统测试的影响；能量被消耗，无需考虑馈电对实验室的影响；故障率低；易于程控。同时，目前的权威燃料电池检测产品，Greenlight系统中，大多使用了此系列产品，有众多的成功案例。关于升压变压器测试，动力控制单元，驱动电机单元的测试，AMETEK也可以提供相应的电源和电子负载进行测试，如SG系列产品和PLA系列产品等。

几种常见的燃料电池电极反应式的书写

几种常见的燃料电池电极反应式的书写原电池电极反应式的书写是高考中的重要考点，原电池的种类很多，燃料电池是原电池中一种比较特殊的电池，它与原电池形成条件有一点相悖，就是两极不一定是两根活动性不同的电极，也可以用相同的两根电极。燃料电池有很多，下面主要介绍几种常见的燃料电池的工作原理及电极反应式的书写，希望从中发现规律，举一反三。一、氢氧燃料电池氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入 O2，总反应为：2H2 + O2 === 2H2O 电极反应特别要注意电解质，有下列三种情况： 1．电解质是KOH溶液（碱性电解质）负极发生的反应为：H2 + 2e- === 2H+ ,2H+ + 2OH- === 2H2O,所以：负极的电极反应式为：H2– 2e- + 2OH- === 2H2O；正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- === 2O2-，O2- 在碱性条件下不能单独存在，只能结合H2O生成OH-即：2O2- + 2H2O === 4OH-，因此，正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH-。 2．电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）

负极的电极反应式为：H2 +2e- === 2H+ 正极是O2得到电子，即：O2 + 4e- === 2O2-，O2- 在酸性条件下不能单独存在，只能结合H+生成H2O即：O2- + 2 H+ === H2O，因此正极的电极反应式为：O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O(O2 + 4e- === 2O2-，2O2- + 4H+ === 2H2O) 3. 电解质是NaCl溶液（中性电解质）负极的电极反应式为：H2 -2e- === 2H+ 正极的电极反应式为：O2 + H2O + 4e- === 4OH- 说明：1.碱性溶液反应物、生成物中均无H+ 2.酸性溶液反应物、生成物中均无OH- 3.中性溶液反应物中无H+ 和OH- 4.水溶液中不能出现O2- 二、甲醇燃料电池甲醇燃料电池以铂为两极,用碱或酸作为电解质： 1．碱性电解质（KOH溶液为例）总反应式：2CH4O + 3O2 +4KOH=== 2K2CO3 + 6H2O 正极的电极反应式为：3O2+12e- + 6H20===12OH- 负极的电极反应式为：CH4O -6e-+8OH- === CO32-+ 6H2O 2. 酸性电解质（H2SO4溶液为例）

燃料电池测试系统的基本理论

燃料电池测试系统的基本理论随着全球对能源需求的增长及人类对环境要求的提高。各个国家对燃料电池的研究和开发H益增多。燃料电池测试系统不仅存燃料电池系统的研发阶段十分重要，即使是在其投入使用之后对于维持电池的正常工作也是不可或缺的。强大的测试能力能够提供对燃料电池可靠的监控。提供灵活的结构，具备了这种能力，科学界能够很方便地设计他们的系统，以跟踪燃料电池技术进步。以下是对燃料电池测试系统的相关介绍。 1、测试目的虽然研究、开发、制造和应用部分的总目标各有不同。它们对于燃料电池的检测和躲视项目要求却是相似的。对丁研发部门，测试要求足确定输出能量、使用寿命和电池组的耐用性。在设计验收阶段，主要任务是优化设计以备大规模生产．以及在不降低效率的情况下降低电堆总成本。对丁生产应用．要求燃料电池符合规范要求。而在实际使用中，监测电池的寿命和工作状态是非常重要的。好在这些不同的任务对电池测试系统的要求都差不多。 2、测试系统的主要特点 ①隔离。燃料电池测试系统先要进行各种需要信号调理的测鼍。然后原始信号才能有数据采集系统数字化。大容最电堆具有数百个单电池。从而电压测量要求数白．伏的共模抑制。因此．测试不仅必须具有多个每个通道都能读取l—10V的通道．而

且必须保持电堆的每一个和最后一个电池之间高达数百伏的隔离。 ②数据采集系统必须能够扩展。由于燃料电池测试系统的通道数目可以从100个到1000多个．所以数据采集系统必须能够扩展。并且这些系统也要求可以进行信号的衰减和放大。 ③模块化。对于今天的测试系统，模块化也是必需的。因为测试系统必须能够随着生产及验证技术的变革而变革。 ④标定。任何测试系统都应该进行标定以确保测量有效和准确。 3、测试的主要性能参数燃料电池测试系统需要精确的监测和控制成百上千次测量．范同从燃料和氧化剂的流量、温度、压力和湿度到燃料电池组的输出电压和电流。测试燃料电池的性能是很重要的，而监测影响性能的变量更为重要，但最重要的足控制这些变量参数，安全运行也是至关重要的。所以监测控制的主要参数有： (1)电压。在有负载的情况下，单电池的输出电压会从开路电压的1V左右降到O．6V左右．知道了每个单电池的电压就可以更近的了解电堆的健康情况。如果哪个单电池显示出不同电压，就表明此电池有问题，或者温度不正常，或者电极被淹。测试单电池或电堆的电压就可以正确操作、测试和设计燃料电池。

开路电压工况下燃料电池膜电极耐久性研究

收稿日期:２０１７Ｇ０９Ｇ２２作者简介:黄一豪(１９９３Ｇ),男,江西赣州人,硕士生,研究方向为燃料电池膜电极寿命机理.通信联系人:杨座国,E Ｇm a i l :z g y a n g ＠e c u s t ．e d u ．c n 一一文章编号:１００６Ｇ３０８０(２０１８)０５Ｇ０６３８Ｇ０６D O I :１０．１４１３５/j ．c n k i ．１００６Ｇ３０８０．２０１７０９１７００１开路电压工况下燃料电池膜电极耐久性研究黄一豪１,一杨座国１,一王亚蒙２,一胡鸣若３,一倪蕾蕾２,一曾乐才２,一季文姣２(１．华东理工大学化工学院,上海２００２３７;２．上海电气股份有限公司中央研究院, 上海２０００７０;３．上海交通大学燃料电池研究所,上海２００２４０ )一一摘要:采用开路电压(O C V )工况研究了质子交换膜燃料电池(P E M F C ) 膜电极的耐久性,在O C V 工况运行过程中,定期地通过极化曲线二电化学交流阻抗谱(E I S )二线性扫描伏安法(L S V ) 二短路电阻测试等在线测试方法对膜电极性能进行分析.当O C V 工况运行结束后, 采用扫描电镜(S E M )二离子色谱对质子交换膜(P E M )厚度和阴二阳极废水进行分析.结果表明,在O C V 工况下运行１１５h 后,P E M F C 的开路电压由１．０１３V 下降到０．７９４V ,最大功率密度由５３８．８mW /c m ２下降到１９６mW /c m ２;在线电化学测试结果表明,欧姆电阻先减小后增大,氢气渗透通量逐渐增大,短路电阻逐渐减小;离子色谱测试结果表明,阴极和阳极废水中都存在氟离子;S E M 表征发现, P E M 厚度减小;在O C V 工况下,P E M 发生了衰减,从而导致P E M F C 开路电压下降和性能衰减. 研究结果表明P E M 是影响膜电极耐久性的重要因素. 关键词:质子交换膜燃料电池(P E M F C );膜电极;开路电压(O C V ) 工况;耐久性;加速测试中图分类号:T K ９１文献标志码:A D u r a b i l i t y S t u d y o fM e m b r a n eE l e c t r o d eA s s e m b l y u n d e r O p e nC i r c u i tV o l t a g eO p e r a t i o n HU A N G H a o １,一Y A N GZ u o Ｇg u o １,一WA N GY a Ｇm e n g ２,一HU M i n g Ｇr u o ３,N IL e i Ｇl e i ２,一Z E N GL e Ｇc a i ２,一J IW e n Ｇj i a o ２(１．S c h o o l o f C h e m i c a lE n g i n e e r i n g ,E a s t C h i n aU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,S h a n g h a i ２００２３７,C h i n a ;２．C e n t r a l A c a d e m y ,S h a n g h a i E l e c t r i cG r o u p C o ．L t d ,S h a n g h a i ２０００７０,C h i n a ;３．I n s t i t u t e o f F u e lC e l l ,S h a n g h a i J i a oT o n g U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i ２００２４０,C h i n a )A b s t r a c t :P r o t o ne x c h a n g em e m b r a n e f u e l c e l l (P E M F C )i s e n v i r o n m e n t a l l y f r i e n d l y e n e r g yp r o d u c e r ．I t i s o n e o f t h e l e a d i n g c l e a n e n e r g y t e c h n o l o g i e s b e i n g c o n s i d e r e d f o r t r a n s p o r t a t i o n a p p l i c a t i o n s a n d p o w e r g e n e r a t i o n ．T h em a i nh u r d l e l i m i t i n g t h e l a r g e s c a l e c o m m e r c i a l i z a t i o no f P E M F C i s t h e d u r a b i l i t y ．I n t h i s p a p e r ,d u r a b i l i t y o fm e m b r a n e e l e c t r o d e a s s e m b l y f o r f u e l c e l lw a s i n v e s t i g a t e du n d e r o p e nc i r c u i t v o l t a g e (O C V )o p e r a t i o na t ９０?,３０％R H (r e l a t i v eh u m i d i t y )a n d５０k P ab a c k p r e s s u r e ．As i n g l e c e l lw i t ha n a c t i v e a r e a o f ２５c m ２w a s t e s t e d ．T h em e m b r a n e e l e c t r o d e a s s e m b l y c o n s i s t s o fN a f i o n ２１２p r o t o n e x c h a n g e m e m b r a n e (P E M ),c a t a l y s t l a y e ra n d g a sd i f f u s i o nl a y e r ．T h e p e r f o r m a n c eo fP E M F Cd u r i n g t h eO C V o p e r a t i o nw a sc h a r a c t e r i z e d w i t ht h eh e l p o f i n s i t u e l e c t r o c h e m i c a lm e a s u r e m e n t s ,s u c ha s p o l a r i z a t i o n c u r v e s ,e l e c t r o c h e m i c a l i m p e d a n c e s p e c t r o s c o p y (E I S )a n d l i n e a r s w e e p v o l t a g e s c a n s (L S V )．P o s t m o r t e m a n a l y s e s s u c ha ss c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y (S E M ),a n d i o nc h r o m a t o g r a p h y w e r ea p p l i e dt o i d e n t i f y ８３６华东理工大学学报(自然科学版)J o u r n a l o fE a s tC h i n aU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y (N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n )V o l ．４４N o ．５２０１８Ｇ１０