直接肼燃料电池镍基阳极催化剂的制备及其性能研究

发布时间：2021-06-25 22:31

　　近年来,直接肼燃料电池（Direct Hydrazine Fuel Cell,DHFC）正受到人们的广泛关注,主要是因为DHFC有如下优点:具有高的理论电动势（1.56 V）、高的能量密度(5.42Wh·g^–1)、反应产物（N₂和H₂O）无污染,并且可在温和温度（40–80°C）操作,还可能利用现有加油站的基础设施储运燃料。相比于其它燃料电池,DHFC最为突出的特性就是可使用廉价的非贵金属作为电催化剂。DHFC的性能主要取决于电极催化剂,尤其是阳极催化剂,历经数十年发展,研究发现:Ni基二元及三元阳极催化剂的性能远优于其他单金属催化剂。尽管这些阳极催化剂的研制已经取得了显著的进展,但仍有较大的提升空间。本文围绕DHFC阳极催化剂的制备及其电催化性能开展了研究,制备出Ni–Zn和Pd–Ni二元阳极催化剂,对催化剂的结构和性能关系进行了研究。研制的催化剂对肼电氧化反应展示了优异的催化性能和操作稳定性,研究结果为DHFC的实际应用奠定了实验和理论基础。本论文主要研究内容如下:1.以泡沫镍为载体,采用电沉积法和电化学刻蚀法制备出... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

–1直接甲醇燃料电池工作原理

直接甲醇燃料电池存在许多优点，但距其真正实现商业化仍存在不少如，(1) 直接甲醇燃料电池的电极催化剂采用的是贵金属 Pt、Pd，成化学氧化过程中，会产生一系列含碳化合物中间产物（如甲醛、一氧产物对于电催化剂有一定的毒化作用，这是造成甲醇燃料电池发电效；(3) 质子交换膜选择性低，造成甲醇渗透率大，进而引起电流损失和燃料利用率；(4) 直接甲醇燃料电池的期望工作温度在 120oC，而燃料电池的集成技术还不完善。接甲酸燃料电池 DAFC 存在许多技术上难以解决的难题，人们开始寻找甲醇的替代燃逐渐进入研究人员的视野中，相较于 DMFC，直接甲酸燃料电池(DiCell,DFAFC)的燃料甲酸毒性比甲醇小，对 Nafion 膜渗透率低，可使，且 DFAFC 电动势优于 DAFC，具有更加广泛的应用前景[10]。

碳经过阳极出口排出，H+通过扩散作用，经过质子交换膜进入阴极，e 至阴极。质子在负极催化剂作用下，与阴极进来的氧气反应生成水，产排出。管甲酸燃料电池拥有许多优势，但其存在的缺点亦不可忽视[12,13]。比如性物质，对极板及电池装置要求更高，这无形中增加了电池成本；(2) 为 1740.52Wh·kg–1，不足甲醇的三分之一；(3) 甲酸燃料电池的电极催、Pt 为主，电池成本高；(4) 电极反应过程中，产生中间产物一氧化碳，进而导致了燃料电池发电性能的降低。直接硼氢化钠燃料电池接硼氢化钠燃料电池(Direct Borohydride Fuel Cell, DBFC)作为一种高开、高比能密度(9.29 kWhkg–1)、燃料产物无毒的新型发电装置，近年来的关注[14]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]燃料电池现状与未来[J]. 衣宝廉.  电源技术. 1998(05)

博士论文
[1]直接液体（乙醇、甲酸）燃料电池电催化剂研究[D]. 刘博.湖南大学 2009

硕士论文
[1]直接甲酸燃料电池阳极Pd基催化剂的性能研究[D]. 孙丹丹.南京师范大学 2015
[2]硼氢化钠的电化学行为研究[D]. 王丽.重庆大学 2007



本文编号：3250063