直接甲醇燃料電池-文庫吧資料
2025-01-12 18:19本頁面
【正文】 低甲醇滲透率 , 同時(shí)成本也大大降低。 膜的化學(xué)改性方法 目前主要使用的 Naf io n210。 膜進(jìn)行改性 , 使其在降低甲醇滲透率的同時(shí)又不影響其質(zhì)子傳導(dǎo)率和電池效率。 膜的孔徑大小來降低甲醇向陰極的滲透 , 但通常都是以降低膜的 質(zhì) 子傳導(dǎo)率和電池效率為代價(jià)的。物理方法改性 Naf ion 210。 膜的孔徑大小 , 減少甲醇的滲透。 Choi 等使用等離子體刻蝕 Naf io n210。 從表 1 中可以看出 , 隨著低能電子束劑量的增加 , 甲醇滲透率大大降低 , 當(dāng) EB 劑量達(dá)到 600LCcm 2時(shí) , 甲醇滲透率降低到原來的 7% 。另一方面 , 研究表明 , 低能電子束減少了 Naf ion210。 膜 , 減小了膜表面層 ( 約 10 Lm) 的孔徑大小 , 從而使 Naf io n210。 Nafion 210。 膜進(jìn) 目前針對(duì) Naf io n210。而且由于其價(jià)格偏高 , 限制了它在 DMFC 中的使用。由于這些通道的孔徑較大 ( 4 nm 左右 ) , 在水分子通過的同時(shí) , 甲醇等小分子也容易通過 , 形成甲醇的滲透 , 電池的效率也隨之降低。 系列膜具有良好的質(zhì)子傳導(dǎo)率和較好的化學(xué)耐久性 [ 2] 。 全氟聚合物膜。 膜的阻甲醇研究 行改性或者研究新型的具有阻甲醇性質(zhì)的質(zhì)子交換膜便顯得尤為重要。要從根本上解決甲醇滲透 , 只能通過對(duì)現(xiàn)有質(zhì)子交換膜的改性或者研究開發(fā)出新型的具有阻甲醇性質(zhì)的質(zhì)子交換膜。這對(duì)電池是不利的 , 可以采取使用低濃度甲醇的辦法來降低甲醇的滲透率 , 或者在較低的溫度下操作電池 , 但不能從根本上解決問題。該質(zhì)子交換膜不僅是隔膜材料 , 而且也是電極活性物質(zhì) ( 電催化劑 ) 的基 底 , 同時(shí)它還應(yīng)該是一種選擇透過性膜。電子從陽極經(jīng)過負(fù)載到陰極的傳遞 , 實(shí) 現(xiàn)化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)化。在水存在的情況下 , 甲醇在陽極催化劑的作用下氧化成二氧化碳 , 同時(shí)釋放出電子和質(zhì)子 , 二者經(jīng)外電路及膜分別傳導(dǎo)至陰極。 3直接甲醇燃料電池質(zhì)子交換膜 DMFC 主要由三個(gè)部分組成 : 陽極、質(zhì)子交換膜和陰極 ( 圖 1) 。這種方法也可以制備 PtM/c、 PtRuM/ C ( M 為金屬元素 ) 。 Got z M在有機(jī)溶劑中利用 N( C8H17) 4BEt 3H與金屬鹽溶液反應(yīng)生成金屬溶膠 , 其中 , + N( C8H17) 4 保持溶膠穩(wěn)定 , BEt 3H+ 是還原劑。隨后的熱處理也對(duì)催化劑的活化有影響 , 碳載催化劑在空氣中焙燒效果較好。預(yù)處理過程可以改變碳的表面積和表面氧化物的組成 , 表面氧化物的除去打開了碳的微孔 , 因此增加表面積 , 同時(shí)提高了碳顆粒的電接觸 , 但對(duì) Pt/ C 催化劑中的 Pt 顆粒尺寸和分布沒有影響。GoodenouhgJ B提出 Pt/ C 制備的過程 , 包括載體的預(yù)處理和 浸漬、還原等步驟。 電催化劑的性能與其制備方法和處理?xiàng)l件密切相關(guān) , 多組分、高分散、顆粒分布均一的納米級(jí)的催化劑具有高活性。以上討論的金屬和金屬氧化物與 Pt 或 PtRu 合金的復(fù)合 , 可提高催化劑的活性 , 從而可以降低鉑的負(fù)載量。 Jef frey W等人認(rèn)為 , PtRu 催化劑與單相的合金 PtRu 催化劑不同 , 前者是多相體系 , 由 Pt 金屬、 Ru金屬、 Pt 的水合氧化物、 Ru 的水合氧化物及 RuO2組成 , XRD、 XPS、 TEM 等表征方法證實(shí)了在 PtRu催化劑中 , 存在鉑的面心立方結(jié) 晶相 , 無定形的 Ru的氧化物相 , 其中 RuOxHy 對(duì)催化劑的活性起重要的作用 , 因?yàn)?RU OxHy 具有質(zhì)子傳遞、電子傳遞和提供活性氧的能力。 X1Ren 比較了 E TEK 公司的非負(fù)載的高分散 PtRu 催化劑 ( 011 ~ 015g/ cm2 ) 、 Johnson Matther公司的 PtRu/ C 催化劑 ( 1~ 4mg/ cm2) 的性能 , 認(rèn)為 ,如用于 DMFC 中 , 前者因具有好的操作性能而更為可取 , 其電極更薄 , 利于質(zhì)子的傳遞。 PtRu 催化劑是最具代表性的 , 具有較高的活性和穩(wěn)定性 , 主要有 2 種 : 負(fù)載在活性炭上的 PtRu/ C和非負(fù)載的高分散的 PtRu 催化劑。該碳紙是由催化劑負(fù)載在碳黑上或者直接噴涂在質(zhì)子膜上形成的 ,這就需要電催化劑與質(zhì)子膜和炭黑有良好接觸 , 同時(shí)也要求其能有效傳遞質(zhì)子和電子。在 DMFCs 中 , 采用的是質(zhì)子導(dǎo)電膜固體電解質(zhì) ( 如 Nafion 117) , 其酸性相對(duì)于 1mol/ L 的硫酸 , 因此 , 要求催化劑材料在酸性介質(zhì)中具有高的穩(wěn)定性。對(duì)于鉑基電催化劑 , 甲醇在陽極的氧化機(jī)理涉及到一系列的基元反應(yīng)步驟 , 研究表明 , 其速控步驟是甲醇的第一步吸附脫氫 ( 低溫時(shí) ) 或反應(yīng)中間物 CO 與吸附的羥基的反應(yīng) ( 溫度高于 60 e 時(shí) ) , 反應(yīng)式如下 : CH3OH vPt CH2 OH+ Hads ( 1) COads+ Pt OHads vPt COOH ( 2) 由 于反應(yīng)中間物 CO 或 Pt ( CHO) ads是阻止甲醇進(jìn)一步氧化的 , 其氧化需要在較高的過電位下進(jìn)行 , 因此 , 電催化劑材料需要具有高的活性 , 即要求能在低過電位下氧化反應(yīng)的中間物 , 現(xiàn)今通常采用加入各種金屬元素對(duì)鉑催化劑修飾 , 提高其活性 。 DMFC 中的電解質(zhì)采用特殊離子交換膜 , 是一種選擇性質(zhì)子導(dǎo)體 , 它既能 保持離子電荷平衡 , 又能防止甲醇及其他物質(zhì)滲漏到另一電極區(qū)域。 直接甲醇燃料電池 ( DMFC) 由兩個(gè)電極及夾在其中間的質(zhì)子導(dǎo)電膜構(gòu)成 [ 。這些燃料電池通常需要純氫、天然氣、凈化煤氣或重整氣等氣體燃料 , 因此一般需要復(fù)雜的燃料重整或精制等附屬設(shè)備 , 而且氣體燃料的供應(yīng)與儲(chǔ)存也存在不安全因素。由于它不受卡諾循環(huán)限制 , 不排放或極少排放污染物 , 所以是一種高效、清潔的新型能源。直接甲醇燃料電池使用液體燃料甲醇 , 使體積變小 , 是最有希望成為電動(dòng)汽車電源的化學(xué)電源。燃料電池有內(nèi)燃機(jī)使用燃料重量輕 , 補(bǔ)充燃料方便等優(yōu)點(diǎn) , 無需充電 , 它的最大優(yōu)點(diǎn)在于可把燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成電能 , 其效率不受卡諾循環(huán)限制 。不管燃燒汽油還是燃燒甲醇作汽車的動(dòng)力都需要使用內(nèi)燃機(jī) , 因此其噪音污染及燃料燃燒不完全引起的排放物污染是不可避免的。甲醇是一種易燃液體 , 燃燒性良好 , 辛烷值高 ,抗爆性能好。 electrocatalyst 0 引言 由于汽車尾氣污染越來越嚴(yán)重 , 從而引起世界各
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1