微型DMFC阴极Fe-N-C催化层的水管理研究

发布时间：2024-07-05 18:53

　　自第一次工业革命以来,能源的重要作用日益突出。随着科学技术的不断发展,传统化石能源的储量已经不再充足,新能源的出现也具有其历史的必然性。燃料电池是新能源中研究最为深入和广泛的,其中,微型直接甲醇燃料电池(DMFC)以其工作温度低、环境友好、寿命长、比能量高等优良特性,使燃料电池成为了新能源中的佼佼者。然而,由于微型DMFC阴极的铂碳催化剂存在的成本高、耐甲醇性能低、易与甲醇反应产生一氧化碳中毒现象等缺点,严重地制约了DMFC的市场化。本论文针对于DMFC商用的阴极催化剂存在的诸多问题进行研究,提出了以非贵金属催化剂(Fe-N-C催化剂)构建微型DMFC的阴极催化层的观点,并对于其存在的水淹问题进行了水管理研究,取得了一定的研究成果。本文首先提出了基于聚苯胺的Fe-N-C催化剂的合成与制备工艺,得到了具有较高氧还原活性的催化剂。然后,通过氨气刻蚀的方法改进了Fe-N-C催化剂的孔结构,并成功地应用于微型DMFC之中,取得了较高的输出特性。以物理与化学的表征手段,对氨气刻蚀前后的催化剂进行了表征,得到了具有说服力的实验结论。最后,通过引入疏水性材料与甲醇蒸气供给等方法,对微型DMFC的阴极...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1燃料电池在现代生活中的应用

进入了蒸汽时代；而100多年之后发电机和电动机的诞生，使人类的生活产生了翻天覆地的变化，人类社会进入了电气时代，各种电气产品如雨后春笋般涌现出来。然而，人类越来越依赖于对自然资源的攫取，现有的传统能源是不可再生的，其存储量已经逐渐无法满足人类的需求。此外，以化石燃料为主的能源....

图1-2燃料电池成本明细图

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文，要想真正实现燃料电池的商业化，还有许多棘手的问题有待于解的成本是制约燃料电池推广的壁垒之一。如图1-2所示，根据统计数电池中，电堆的成本约占系统总成本的60%，而电堆中催化剂的成25%以上[11]。由此可见，降低催化剂的成本是实现燃料电池商....

图1-3燃料电池在航天领域的应用与世界发达国家相比，我国对于燃料电池的研究起步较晚

图1-3燃料电池在航天领域的应用界发达国家相比，我国对于燃料电池的研究起步较晚。19世纪末电池研究开始步入正轨，并且取得了极大的进步。从载人航天工探测器的研发；从2008年举世瞩目的北京奥运会，到上海世界20峰会，燃料电池已经完成了从实验室到军工业再到民用的三连制的福....

图1-4服务于G20杭州峰会的新能源客车

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本文编号：4001376