微管式質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極的制備.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能高效、無污染地轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。PEMFC的優(yōu)點是工作溫度低，啟動性能好、無腐蝕性、電池堆設(shè)計簡單、系統(tǒng)堅固耐用，被公認為最有希望成為航天、軍事、電動汽車和區(qū)域性電站以及便攜式設(shè)備的首選電源。目前質(zhì)子交換膜燃料電池主要采用平板式結(jié)構(gòu)，存在體積質(zhì)量功率比較低、成本較高的問題，由于體積較大，很難應(yīng)用于小型便攜設(shè)備。
　　 針對以上問題，本文設(shè)計制備了一種以多

2、孔中空碳纖維管為支撐管基體的微管式質(zhì)子交換膜燃料電池的膜電極，研究了不同方法處理碳纖維管的方法以增大其反應(yīng)表面積；制備了Pt催化劑和Ru催化劑作為膜電極的陽極催化劑，采用浸漬沉積的方法在陰極擔載了E-TEKVulcanXC-72Pt/C電催化劑，并對其催化劑顆粒的結(jié)構(gòu)、催化性能和擔載量進行了測試研究；在經(jīng)過質(zhì)子交換膜的涂覆后制備了微管式質(zhì)子交換膜燃料電池膜電極，并對其單電池性能進行了測試。
　　 通過以上研究工作，我們得到以下結(jié)

3、論：
　　 (1)聚丙烯腈(PAN)中空原絲的預(yù)處理采用50％DMSO對PAN原絲進行刻蝕的方法，有效地增加了表面孔洞使其獲得了更大的比表面積。利用酸后處理的方法可以有效地去除經(jīng)過預(yù)氧化與炭化制備的中空碳纖維管(PAN-CF)管壁上存在的無機鹽及碳管碎片等雜質(zhì)。
　　 (2)研究表明，甲醛方法制備的Pt催化劑在碳纖維管表面和內(nèi)部分散均勻，Pt的擔載量為0.4mg/cm2，低于一般板式PEMFC的電催化劑的擔載量，催化劑粒

4、子尺徑為4.4nm，有效電化學(xué)面積為41.32m2gPt-1，Pt的利用率較高，電催化性能表現(xiàn)良好。
　　 (3)通過采用浸漬的方法將Nafion溶液涂覆在碳纖維管的表面，并且形成了連續(xù)的質(zhì)子交換膜層，并且由FTIR的測試結(jié)果證明與商品Nafion膜的結(jié)構(gòu)一致，在掃描電鏡下觀察厚度約為0.5μm。
　　 (4)通過采用氫氣為燃料以及甲醇為燃料在室溫常壓環(huán)境下對微管式PEMFC的單電池的電化學(xué)性能進行了測試，研究表明，采用