基于燃料电池架构的电化学氨气压缩技术

发布时间：2024-03-24 13:47

　　氨气是世界上最常见、最重要的基础化工原料之一,广泛应用于化学工业、农业、医疗行业等众多领域。传统上氨气压缩所采用的机械压缩技术有着诸多缺点,而与之相比,气体的电化学压缩技术具有效率高、节能、无噪音、环境友好等明显优势,近年来广受关注。本论文研究开发了一种基于燃料电池架构的新型电化学氨气压缩技术,以成本低廉的储氢合金替代铂催化剂来制作膜电极,使用自行设计的具有燃料电池架构的设备成功地对氨气进行了电化学压缩,所得高压气体的压力可达600kPa以上。本论文研究制备了粒度合适的储氢合金粉末,探索了膜电极的制作工艺;对制作出的膜电极进行充放电测试,证明了在膜电极中用电化学方法使储氢合金充氢的可行性,并考察了不同电极面积及制作材料对膜电极容量的影响,以及膜电极的循环稳定性和贮存性能。选取的三种材料中,MmNi3.73Co0.74Mn0.41Al0.19材料所制成的膜电极拥有最大的容量和最好的循环稳定性,其容量可达305mAh·g-1,并在25个循环之后仍保有最大容量的93.8%;在贮存性能方面,LaNi4.5Co0.5材料的表现最佳。在掌握膜电极容量特性的基础上,组装了氨气压缩设备,通过对比实验指...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 燃料电池
        1.1.1 燃料电池的发展简史
        1.1.2 燃料电池的工作原理
        1.1.3 燃料电池的特性
        1.1.4 燃料电池的分类
        1.1.5 质子交换膜燃料电池
    1.2 基于燃料电池架构的电化学气体泵技术
        1.2.1 基于燃料电池架构的电化学气体泵技术原理
        1.2.2 基于燃料电池架构的电化学气体泵技术研究现状
    1.3 电化学氨气压缩
        1.3.1 电化学氨气压缩的基本原理
        1.3.2 电化学氨气压缩的混合气体法
        1.3.3 电化学氨气压缩的储氢合金法
    1.4 本论文研究意义、目的及主要内容
第二章 实验研究方法
    2.1 实验材料及仪器
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 膜电极的制备
        2.2.1 储氢合金粉末的制备
        2.2.2 浆料的配制与单电极的制备
        2.2.3 膜电极的热压
    2.3 膜电极的充放电测试
        2.3.1 氢氧化镍正极的制备
        2.3.2 充放电装置的结构
        2.3.3 充放电测试
    2.4 电化学氨气压缩实验
        2.4.1 氨气压缩装置的结构
        2.4.2 单电池的结构
        2.4.3 氨气压缩实验
        2.4.4 膜电极的线性伏安扫描
        2.4.5 气密性测试
    2.5 本章小结
第三章 结果与讨论
    3.1 膜电极的制备
        3.1.1 储氢合金材料的选用
        3.1.2 储氢合金粉末的制备
        3.1.3 浆料的配制
        3.1.4 质子交换膜及活性物质载体的选用
        3.1.5 膜电极热压的工作条件
    3.2 膜电极的充放电测试
        3.2.1 膜电极充放电测试的工作条件
        3.2.2 电极面积及制作材料对膜电极容量的影响
        3.2.3 膜电极的循环稳定性
        3.2.4 膜电极的贮存性能
    3.3 电化学氨气压缩实验
        3.3.1 氨气压缩实验的工作条件
        3.3.2 不同外加电压下的氨气压缩实验
        3.3.3 压缩产物的组分
        3.3.4 膜电极的电化学特性
        3.3.5 装置的渗漏效应及逆向扩散效应
        3.3.6 电化学氨气压缩的效率
    3.4 本章小结
第四章 结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及专利
致谢



本文编号：3937540