直接甲醇燃料電池-在線瀏覽
2025-02-23 18:19本頁面
【正文】 , 炭黑和金屬均勻分布在 SiO2 的三維網(wǎng)絡(luò)的微孔中 , 隨后的洗滌、還原等步驟均不會導(dǎo)致炭黑和金屬的脫落 ,保持了炭黑的良好接觸和導(dǎo)電性。電極是燃料( 燃料 ) 和氧化劑 ( 主要是氧氣 ) 進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的場所 , 膜 起到傳導(dǎo)質(zhì)子、阻止電子傳導(dǎo)和防止陰、陽極區(qū)反應(yīng)物混合的作用。陰極 , 氧氣發(fā)生電化學(xué)還原 ,消耗從外電路傳遞過來的電子 , 并與質(zhì)子結(jié)合生成水。 DMFC 的核心部分為位于電池中心的質(zhì)子交換膜 ( PEM) , 膜兩側(cè)為微孔性催化電極。在 DMFC 中 , 甲醇會通過質(zhì)子交換膜從陽極滲透到陰極 , 會毒化陰極催化劑 , 而且由于甲醇在陰極的氧化 , 會形成氧化電勢 , 降低電池效率和電池的電勢。如果解決了甲醇滲透的問題 , 那么就能使用較高的甲醇濃度 , 從而獲得更高的有效電壓。 3． 1基于 Nafion210。 目前普遍使用的甲醇電池質(zhì)子交換膜為杜邦公司開發(fā)出的 Nafio210。 Nafion210。膜的結(jié)構(gòu)中含有碳氟主鏈形成的一定晶相的疏水區(qū)、氟化醚支鏈區(qū)以及磺酸離子簇區(qū) , 這些區(qū)域通過水分子相互連接成輸送質(zhì)子及一些小分子的通道。 它的甲醇滲透率甚至高達(dá) 40%。因此 , 對 Naf ion210。 膜的阻甲醇改性可以分為物理方法和化學(xué)方法兩種。 膜的物理改性方法 Hobson 等 [ 3] 使用低能電子束 ( Low do seelect ron beam, EB) 處理 Naf ion210。 膜選擇通過較小的水分子 , 而較大的甲醇分子的傳輸則受到限制 , 從而起 到降低甲醇滲透率的作用。 膜中的親水區(qū) , 對疏水區(qū)則沒有影響 , 而甲醇在膜中的滲透主要是通過親水區(qū)進(jìn)行 , 如此便達(dá)到了降低甲醇滲透率的作用。電導(dǎo)率隨著 EB 劑量的增加先下降 , 接著漸漸趨于一個穩(wěn)定值。 膜的面 , 增加膜表面的粗糙度 , 增大了催化劑和電解質(zhì)的接 觸面積 , 提高了催化效率 , 同時縮小了 Nafion210。但此方法會造成質(zhì)子傳導(dǎo)能力的下降 , 因此該方法仍需改進(jìn)。 膜的主要手段是通過改變 Naf ion210。因此 , 很多研究學(xué)者便想到以化學(xué)方法來對 Nafion 210。 3． 1． 2 Naf ion210。 膜的化學(xué)改性方法為向 Naf ion210。 Miyake 等向 N af ion210。當(dāng) SiO2 的含量達(dá)到 20%( w ) 時 , 甲醇滲透速率明顯降低。 膜中添加 PtRu 顆粒。在 30bC 和 45bC 的條件下 , 電池效率分別比使用純 Naf ion 210。當(dāng) PtRu/Naf ion210。 Liu 等 [ 7] 向 Naf ion 210。 PFA 復(fù)合膜在室溫下的甲醇滲透率為 1. 72 10 6 mol/ min cm, 質(zhì)子傳導(dǎo)率為 70. 4 mS/ cm。115 膜的甲醇滲透率和質(zhì)子傳導(dǎo)率分別為 4. 66 10 6 mol min 1 cm 1 和 95. 3mS/ cm。PFA 復(fù)合膜質(zhì)子傳導(dǎo)率下降了約 26% , 但是由于其降低了接近 3 倍的甲醇滲透率 , Nafio n210。 115 膜的電池效率。 膜內(nèi) , 這樣 , 從陽極滲透過來的甲醇就在 Nafion 210。但此種方法也有一定的缺點(diǎn) , 就是在甲醇進(jìn) 量較大時 , 該方法的阻醇效果并不明顯 , 可能是因?yàn)樵谶M(jìn)樣量較大時 , 甲醇的滲透速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于甲醇在 Naf io n210。 Jiang 等使用 layerbylayer ( LbL) 方法制備基于 Nafio n210。他們將 Naf ion210。 圖 3 表示了此復(fù)合質(zhì)子交換膜阻止甲醇滲透的原理。 膜上的親水區(qū)來進(jìn)行滲透。 膜 , 因此也不容易滲透。 膜的質(zhì)子傳導(dǎo)率以及化學(xué)和熱穩(wěn)定性影響較小。要得到最大的電池效率 , 就需要在甲醇滲透率和質(zhì)子傳導(dǎo)率之間找到一個平衡值 , 或者可以選擇更合適的電解質(zhì)膜來進(jìn)行 layerbylayer 的組裝 , 使質(zhì)子傳導(dǎo)率的降低減小到最小程度。然而 , 要優(yōu)化 layerbylayer 自組裝方法中的聚合物之間的相互關(guān)系和了解聚陽離子與聚陰離子之間的相互作用對質(zhì)子電導(dǎo)率之間的影響 , 還有很多工作要做。 膜行改性 , 在降低甲醇滲透率的同時都不約而同地降低的質(zhì)子傳導(dǎo)率 , 這對提高電池效率是極為不利的。 4DMFC的主要應(yīng)用 和發(fā)展 DMFC主要生產(chǎn)商的最新發(fā)展?fàn)顟B(tài) 目前 , 全球很多消費(fèi)類產(chǎn)品的公司都在致力于甲醇燃料電池的研發(fā)工作 , 如東芝、 NEC、富士通、松下、夏普、三星、索尼、三洋、日立、 LG、 BYD等公司 , 而目前市場上采用甲醇燃料電池的手機(jī)。 加拿大巴拉德動力系統(tǒng)公司是世界上最早從事燃料電池技術(shù)研發(fā)公司 , 巴拉德公司在汽車燃料電池研制方面處于世界領(lǐng)先地位。巴拉德公司最近宣布 , 該公司將向德國轎車及卡車制造商戴姆勒公司及美國的福特公司出售汽車燃料電池業(yè)務(wù)。 Po lyFue l提供便攜產(chǎn)品中甲醇燃料電池的 /心臟 0) ) ) 薄膜產(chǎn)品。公司出的最新的 20 Lm的薄膜產(chǎn)品可比過去延長甲 醇燃料電池的40%的能源 , 加強(qiáng)了甲醇燃料電池中的水循環(huán) , 繼續(xù)保持了碳?xì)浠衔锏膬?yōu)勢。 M ob ion電源產(chǎn)品可替代鋰離子電池以及其它類似的可充電系統(tǒng) , 它比現(xiàn)有的電池技術(shù)可延長兩倍的電池的運(yùn)行時間。 英國 Intelligent Energy 公司是一家專注于 燃料電池技術(shù)方面的高科技企業(yè) , 規(guī)模不大 , 歷史可追溯于 1988年在拉夫堡大學(xué)的基礎(chǔ)研發(fā)。 美國 U ltraCell公司成立于 2022年 , 總部設(shè)在加州 , 主要研發(fā)制造應(yīng)用于便攜式設(shè)備的完整微燃料電池系統(tǒng)。該公司發(fā)展其具有知識產(chǎn)權(quán)的甲醛為燃料基礎(chǔ)的燃料電池 , 該技術(shù)不同與其他的直接甲醇燃料電池 , 其利用創(chuàng)新的微重整器 , 從高純度的甲醇中提取氫氣。 4． 2 DMFC水管理系統(tǒng)方面的研究進(jìn)展 MT I微燃料電池公司是獲獎的 Mob ion微型燃料電池技術(shù)的開發(fā)者 , 并且是機(jī)械科技公司的一家子公司 , 該公司在日本東京的第四屆國際氫和燃料電池博覽會上推出用于數(shù)碼相機(jī)市場的燃料電池新原型機(jī) ) ) ) 燃料電池充電器 ( Mob ion) 。而傳統(tǒng)的電池技術(shù)中水管理依賴于復(fù)雜的 / M icroplumbng0, 收集從陰極產(chǎn)生的水 , 然后循環(huán)、并與甲醇混合在陽極。M ob ion技術(shù)可減少在甲醇燃料電池中甲醇的用量 , 使得甲醇的使用效率達(dá)到100%。便攜 產(chǎn)品的甲醇燃料電池問題正在受到市場的普遍關(guān)注 , 有數(shù)據(jù)表明 , 到 2022年 ,
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