甲醇燃料電池催化層有序結(jié)構(gòu)的層—層沉積成型研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell，DMFC)具有能量轉(zhuǎn)換率高、能量密度高、易使用、便于攜帶和低污染等優(yōu)點，在國防、通訊和移動電器等領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用前景。催化層是DMFC的核心部件，對燃料電池的性能至關(guān)重要。本文利用電霧化方法，通過改變霧化參數(shù)和催化劑懸浮液配比，制備了不同結(jié)構(gòu)的陰、陽極催化層，以及材料和結(jié)構(gòu)有序變化的催化層，并組裝成燃料電池，對其進行電化學表征，分析了催化層結(jié)構(gòu)對燃料電池性能的影響。<

2、br>　　以Pt/C懸浮液為原料，研究了催化層成型過程，催化層的厚度隨沉積時間和沉積高度增加而增加，隨著沉積高度的增加，膜的孔隙率和催化劑的分散程度增加，催化劑團聚減小;研究了陰、陽極催化層孔隙率與霧化參數(shù)（流量和沉積高度）的關(guān)系;在不同基底（碳紙和質(zhì)子交換膜）上分別沉積了陰、陽極催化層，并組裝成燃料電池，對其進行電化學表征，結(jié)果表明:以質(zhì)子交換膜為基底沉積的催化層比在碳紙上沉積的催化層性能明顯提高。
　　利用氣、液兩相流模型，仿

3、真分析了催化層結(jié)構(gòu)與燃料電池性能的關(guān)系，結(jié)果表明:厚度小、比表面積大的催化層，陽極極化較小，電池性能較高;分別制備了不同結(jié)構(gòu)的陰、陽極催化層，制備的催化層中催化劑顆粒均勻規(guī)則排列，隨沉積高度的增加，孔隙率和比表面積增加;將制備的催化層分別組裝成燃料電池，進行電化學表征，結(jié)果表明:結(jié)構(gòu)疏松、比表面積大的催化層，陽極極化較小，電池性能較高，測試結(jié)果與仿真結(jié)果相吻合。利用電霧化方法制作催化層并組裝成燃料電池，其峰值功率密度約為74mW·cm-

4、2(80℃)。
　　制備了材料和結(jié)構(gòu)有序變化的催化層，陽極和陰極的Pt-Ru和Pt擔載量分別為1.2mg· cm-2和0.4 mg· cm-2，制備的催化層從擴散層至質(zhì)子交換膜，結(jié)構(gòu)從疏松到致密變化，催化層中Nation含量逐步地增加;將制備的催化層分別組裝成自呼吸式和主動式燃料電池，進行電化學性能表征，結(jié)果表明:自呼吸式燃料電池和主動式燃料電池隨著溫度的升高，性能都上升，主動式燃料電池隨著氧氣流量的增加，性能增加，甲醇流量為1-