质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)是一种常温操作的全固态的能量转换装置,具有室温启动,无腐蚀与电解液流失,低噪音,寿命长和输出比功率高达0.5～1.5W/cm~2等独特优点。本文针对以纯氢纯氧为燃料气源,研究薄层亲水催化层电极PEMFC的发电性能,以作为深入研究提升质子交换膜燃料电池性能的基础工作之一。 本文主要包括以下两个部分: (1) 建立单电池发电实验装置,针对转压、非转压两种不同方法制各的薄层亲水电极质子交换膜燃料电池,通过电子显微镜扫描的实验方法对其微观形态进行了分析,结果表明,转压催化层的颗粒分散情况要明显优于非转压催化层。 (2) 考虑不同操作条件对电池性能的影响,本论文研究还做了以下的有关电池性能的评估实验,其中包括 ① 进行了催化剂含量的变化对电池性能的影响实验,催化剂中Pt/C的含量为0.1mg/cm~2时,其电池性能为最佳; ② 进而还研究了催化剂的超声波振荡时间对电池性能的影响实验,实验研究的结果表明,对催化剂的超声波振荡时间越长,所得的催化层越均匀,电池的性能也就越好; ③ 另外,还针对不同压力的反应气、不同操作温度及MEA经热水浸泡等不同工况条件进行了对比实验研究。结果表明,测试电池两侧所加的操作气压力越高,电池的性能越好;温度对PEMFC性能影响的主要原因是:温度升高,物质的扩散过程和传递速度加快,但最佳工作温度为80℃;未经热水浸泡的电池MEA的交换电流小于经热水浸泡的电池MEA,这是因为在经热水浸泡过的MEA其电池的性能要优于未经热水浸泡的MEA其电池性能。热水浸泡使催化剂Pt的活性提高,对提高反应速率有一定的帮助。