抗坏血酸燃料电池阳极催化剂及单池研究

发布时间：2024-02-19 10:46

　　因为环境污染和资源短缺等问题,开发新能源是大势所趋,其中燃料电池具有清洁无污染、能量转换效率高等优点得到广泛关注。但传统的氢燃料存在危险、储运、成本等问题,甲醇燃料存在渗透、毒性等问题,而使用包括抗坏血酸(AA)在内的生物质替代燃料是一种可能的解决方案。AA具有还原性强、无毒、廉价的优点,因此具有应用潜力。直接抗坏血酸燃料电池(DAAFC)是一种将AA的化学能直接转换为电能的装置,目前DAAFC还存在功率密度低、成本高等问题。针对这些问题本论文使用酸处理碳(ATC)作为阳极电催化剂组装了碱性工作条件的DAAFC,并对AA的化学氧化活化能(Ea_Chem)和电化学氧化活化能(Ea_Elec)进行了分析。主要内容如下:(1)使用4 M的HNO₃溶液对商业碳黑BP2000进行了酸处理,获得ATC。酸处理在碳表面产生了丰富的含氧基团,改善了其电催化活性和亲水性。将ATC首次用作碱性膜DAAFC的阳极电催化剂,并且对DAAFC中一系列参数进行了优化,当燃料采用0.5 M AA和1 M NaOH、催化剂采用ATC、ATC载量为0.5 m...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
引言
1 绪论
    1.1 液体燃料电池
        1.1.1 甲醇燃料电池
        1.1.2 衍生的小分子液体燃料电池
    1.2 生物质燃料电池
        1.2.1 概念
        1.2.2 直接生物质燃料电池
        1.2.3 发展瓶颈
    1.3 抗坏血酸燃料电池
        1.3.1 抗坏血酸和直接抗坏血酸燃料电池简介
        1.3.2 阳极电催化剂
        1.3.3 单池工艺
    1.4 酸处理碳应用于直接抗坏血酸燃料电池
        1.4.1 应用实例
        1.4.2 碳的其他酸处理方法和效果
    1.5 本论文的研究
2 实验部分
    2.1 实验试剂材料和仪器
        2.1.1 实验试剂和材料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 表征和分析
    2.3 性能测试
3 酸处理碳应用于碱性抗坏血酸燃料电池
    3.1 酸处理碳作为阳极电催化剂的碱性抗坏血酸燃料电池
        3.1.1 阳极电催化剂的制备和处理
        3.1.2 阳极扩散层的制备和处理
        3.1.3 膜电极制备和单池组装
    3.2 表征结果讨论
        3.2.1 酸处理影响
        3.2.2 官能团
        3.2.3 扩散层亲水性
    3.3 单池工艺
        3.3.1 阳极电催化剂
        3.3.2 工艺改进
        3.3.3 耐久性
    3.4 本章小结
4 抗坏血酸氧化的活化能分析
    4.1 碱性条件抗坏血酸的化学氧化
        4.1.1 抗坏血酸的紫外可见光光谱
        4.1.2 紫外可见光光谱测定活化能
    4.2 碱性条件抗坏血酸的电化学氧化
        4.2.1 电化学阻抗谱应用于活化能研究
        4.2.2 抗坏血酸燃料电池阻抗谱
        4.2.3 活化能计算
    4.3 本章小结
5 直接抗坏血酸燃料电池的拓展研究
    5.1 掺氮碳材料
    5.2 Pd基材料
    5.3 酸处理碳应用于直接柠檬酸燃料电池
结论
附录 主要符号的意义和单位
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3902565