燃料电池膜电极催化层三相界面调控与性能寿命提升数据

本数据集为“电站用高效长寿命燃料电池膜电极技术”项目的催化层三相界面综合数据集合。本数据集内容包括以下六个子数据集：
（1）燃料电池催化层三相界面的氧传输机理数据；
（2）随机重构方法研究催化剂层设计对催化剂利用率的影响数据；
（3）催化层超薄离聚物层和电池性能优化数据；
（4）Co2+污染对催化层局域氧传输影响数据；
（5）膜电极Pt载量与性能数据；
（6）电极在额定工作点电压衰减率数据。
子数据集（1）研究对象是催化层三相界面处的氧传输行为。测试内容与结果主要包括：1.通过分子动力学模拟获得三相界面微观信息；2.利用石英晶体微天平测试薄膜样品的质量变化，以分析气体吸附/解吸行为；3.通过物理吸附测试获得催化剂结构信息；4.结合模型与实验数据计算催化层的传质阻力与孔隙率参数；5.通过扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）获取催化层的微观形貌与结构图像；6.将完整膜电极组装成单电池，测试其极化曲线、阻抗谱等，以评估其整体电化学性能。
子数据集（2）测试（研究）对象为通过算法生成的、具有不同结构特征的质子交换膜燃料电池催化层虚拟模型。研究内容与结果包括利用MATLAB编写的催化层随机重构算法代码所得出的数据表格和分析结果图片。
子数据集（3）的测试对象为采用特定超薄离聚物层设计方案的膜电极。测试内容与结果主要包括：1.通过分子动力学模拟获得的离聚物微观结构信息；2.基于物理表征和模型计算得到的催化层传质阻力分析数据；3.压汞仪测试获得的催化层孔隙率的分析数据；4.通过SEM获得的催化层表面及截面微观形貌图像；5.将制备的膜电极组装成单电池后测试获得的极化曲线、功率密度曲线等电化学性能数据。
子数据集（4）的测试对象为存在Co2+污染条件下的燃料电池膜电极。测试内容与结果主要包括：1.通过AFM获得的膜电极表面形貌与力学性能信息；2.通过TEM获得的催化剂颗粒形貌、尺寸及分布信息；3.通过分子动力学模拟获得的Co2+污染物在催化层/离聚物界面处的吸附、迁移等微观行为及其对氧传输路径影响的信息；4.基于物理表征和模型计算得到的催化层传质阻力分析数据；5.通过压汞仪测试获得的催化层孔隙率、孔径分布等分析数据；6.通过SEM获得的催化层表面及截面微观形貌图像；7.将制备的膜电极组装成单电池后，测试获得的极化曲线、功率密度曲线、循环伏安（CV）、电化学阻抗谱（EIS）等电化学性能数据。
子数据集（5）是基于课题研发的低极化、长寿命膜电极委托第三方测试机构进行膜电极Pt载量和性能测试形成的数据，对应的指标为“指标3.10：Pt载量和指标3.11：膜电极性能”。Pt载量数据的采集方案是依据GB/T20042.5-2009《质子交换膜燃料电池第5部分：膜电极测试方法》。膜电极性能数据是依据专家论证的测试方案，即阳极（CO含量≥5 ppm的氢气），阴极（空气）。阳极计量比1.3/阴极计量比2，相对湿度RH 60~85%，背压150 kPaabs，温度70±5 ℃，分别测试0.8 V和0.7 V下的膜电极电流密度。数据集的测试时间为2025年3月-4月，测试地点为中汽研汽车检验中心（天津）有限公司，测试设备包括ICP-OES测试、LKT-010小型电堆泄漏检测装置、G400的3千瓦堆栈测试站。
子数据集（6）的测试时间范围从2023年7月3日开始，至2024年11月20日结束。全部的数据均由测试台架（云动2千瓦电测试台）直接导出，数据精度保留1~2位小数。运行条件参考欧盟氢能与燃料电池联合组织（FCH-JU）“地平线2020研究计划”资助的Nedstack2MW固定式燃料电池电站项目（DEMCOPEM-2MWPROJECT）运行工况。测试条件：阳极（氢气），阴极（空气）。额定工作电流密度0.6 A/cm2下进行恒电流测试，阳极计量比2/阴极计量比2.5，相对湿度RH 60~85%，背压150 kPaabs，温度70±5 ℃，测试额定工作电流密度0.6 A/cm2下的电压衰减率。

搜集汇总

背景与挑战

背景概述

本数据集源自'电站用高效长寿命燃料电池膜电极技术'项目，聚焦于燃料电池膜电极催化层三相界面的调控与性能寿命提升。它包含六个子数据集，涵盖氧传输机理、催化剂层设计、离聚物层优化、Co2+污染影响、Pt载量及性能测试等关键数据，旨在支持相关技术研发与评估。