直接甲醇燃料電池替代燃料有機多元醇的電化學性能與表征.pdf

1、直接甲醇燃料電池（DMFC）由于用甲醇作燃料，在運輸、儲存和使用等方面具有很高的安全性，加上甲醇的比能量很高，正日益受到人們的廣泛關注。但是由于甲醇燃料電池存在甲醇滲透（Methanol Crossover）和電催化劑易毒化等問題至今有待于解決，因此尋找新的替代甲醇的燃料成為人們關注的熱點之一。其中，替代燃料對于直鏈伯醇分子，特別是C1-C5低碳伯醇分子的報道相對較多，而對于增加碳的支鏈及相應羥基（-OH）的數(shù)目如有機分子多元醇的報道相

2、對較少。由于多元醇的羥基（-OH）數(shù)目較多，分子體積較大，能大大降低反應分子在質(zhì)子交換膜上的滲透率，提高燃料的利用率等。因此，研究多元醇的電化學性能，對于燃料電池的替代燃料提供一個重要的應用參考價值。本文采用電化學方法研究了新戊二醇（NPG）、三羥甲基乙烷（PG）和季戊四醇（PE）三種多元醇在光滑Pt 電極上不同的實驗條件對其電化學行為的影響，并對三種多元醇分別在裸鉑電極（Pt）、分散鉑電極（Pt/Pt）和聚苯胺修飾分散鉑電極（Pt/P

3、ani/Pt）三種電極上電化學行為的比較，利用電化學方法對新戊二醇和三羥甲基乙烷與甲醇在Nafion 膜上滲透率進行了比較。主要內(nèi)容如下：
　　 ★利用循環(huán)伏安法研究了在H2SO4 溶液中有機分子多元醇-新戊二醇（NPG）、三羥甲基乙烷（PG）和季戊四醇（PE）在光滑Pt 電極上的電化學行為，結(jié)果表明：掃速越大，溫度越高越有利于三種多元醇的電氧化；在一定濃度范圍內(nèi)，醇溶液濃度越大，H2SO4溶液的濃度越小越有利于多元醇的電氧化，

4、并且電位范圍在-0.2-1.2V之間時三種多元醇的氧化峰電流遠遠小于甲醇的氧化峰電流。
　　 ★采用循環(huán)伏安法，在光滑鉑電極上聚合導電高分子聚苯胺并用于Pt 顆粒的負載。由于聚苯胺這種特殊的結(jié)構(gòu)，提高了Pt 顆粒的分散度，增加了Pt 顆粒在催化劑體系中的利用率。掃描電鏡（SEM）表征的結(jié)果顯示，Pt/Pt 電極上顆粒的平均粒徑為240nm 左右，Pt/Pani/Pt 電極上Pt 顆粒的平均粒徑為150nm 左右。交流阻抗測試結(jié)果

5、表明：Pt/Pani/Pt電極與Pt/Pt 電極相比，電化學反應電阻減小，電催化活性增強。通過比較新戊二醇（NPG）、三羥甲基乙烷（PG）和季戊四醇（PE）三種有機分子多元醇的循環(huán)伏安曲線可知，三種多元醇在Pt/Pani/Pt 電極上的氧化峰電流遠遠大于其在Pt/Pt 電極和光滑Pt 電極上的氧化峰電流。
　　 ★利用循環(huán)伏安法和計時電流法測試了甲醇、新戊二醇、三羥甲基乙烷在Nafion 膜中不同時間的滲透率。結(jié)果表明，甲醇的滲