直接二甲醚燃料電池研究.pdf

1、直接二甲醚燃料電池(DDFC)是一種以二甲醚為燃料的直接型導(dǎo)電聚合物燃料電池,它具有理論能量密度高、燃料無毒且來源廣泛等特點(diǎn)。本文旨在通過電化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法,研究二甲醚的電催化氧化機(jī)理,通過膜電極的優(yōu)化和電池運(yùn)行條件的考察提高電池性能。 自制了多孔微電極,并以之作為工作電極,采用循環(huán)伏安、溶出伏安、計(jì)時電流等電化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法考察了二甲醚在pt-Ru black和Pt black上的電催化氧化行為,此外,還考察了溫度對二甲醚在兩種催化劑

2、上電催化氧化行為的影響。通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和討論,提出了二甲醚在兩種催化劑上的雙途徑電催化氧化機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明溫度能明顯提高兩種催化劑的催化活性,Pt-Ru black對二甲醚的電催化氧化活性要高于Pt black。 針對二甲醚氣體的特點(diǎn),自行設(shè)計(jì)制造了直接二甲醚燃料電池測試系統(tǒng)。利用電化學(xué)交流阻抗法和電池性能曲線,考察了膜電極熱壓條件、陽極催化層Nation含量以及密封支撐材料等對電池性能的影響,對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出了最佳選擇

3、；在上述考察結(jié)果的基礎(chǔ)上,分別采用涂膏法、刷涂法、噴涂法以及薄層轉(zhuǎn)壓法制備了膜電極。利用SEM觀察了催化層表面微觀形貌,發(fā)現(xiàn)薄層轉(zhuǎn)壓法制得的催化層多孔結(jié)構(gòu)最為均勻,對比四種膜電極性能,發(fā)現(xiàn)薄層轉(zhuǎn)壓法最佳；利用自制電池測試系統(tǒng)考察了膜電極甲醇活化法、陽極進(jìn)料方式、陽極催化劑載量、陰極氧壓力、工作溫度對DDFC性能的影響,結(jié)果表明甲醇活化法能在較短的時間內(nèi)將膜電極性能提高到最佳,液相進(jìn)料好于氣相進(jìn)料,電池性能隨催化劑載量、氧氣壓力以及溫度的