质子交换膜燃料电池微孔层浆液微观结构与流变性

微孔层(MPL)是质子交换膜燃料电池(PEMFC)水管理的重要部件.本文系统性选择了4种典型炭黑[ACET、XC-72R、BP2000、天然气裂解炭黑(NG)],借助原子力显微镜(AFM)、场发射透射电镜(TEM)和动态光散射粒度分析仪(DLS PSD)对浆液微观结构的研究,给出团聚性这一浆液评价标准,并结合流变性揭示了定量标准.研究结果表明,不同炭黑的团聚程度大小依次为ACET>XC-72R>BP2000>NG.剪切稀化指数n越大,MPL浆液团聚程度越低,颗粒分散越均匀;n越小,团聚程度越高.具体而言,固含量α=6％时,添加NG、BP2000、XC-72R、ACET炭黑的MPL浆液的剪切稀化指数n分别为0.554、0.320、0.118、0.039;测得的ACET、XC-72R、BP2000、NG的团聚体粒径分别为1.358μm、1.149μm、0.732μm、0.406μm,所以浆液的剪切稀化指数与其团聚程度成反比.总之,NG-MPL剪切稀化程度最低,NG更加适合作为MPL的碳材料,也为今后MPL的制备和优化提供指导.