溶胶-凝胶流动相异型直接甲醇燃料电池性能研究

以掺杂石墨粉的中间相碳微球(MCMB/G)烧结管为阴极支撑体,采用浸涂工艺分别制备了扩散层和催化层并在其外表面包裹Nafion膜,制得管状异型阴极并组装成异型直接甲醇燃料电池;采用溶胶-凝胶法制备了适用于直接甲醇燃料电池的溶胶-凝胶流动相。研究了溶胶-凝胶流动相异型直接甲醇燃料电池的阻抗,考察了阴极支撑体壁厚、阴极扩散层载量、实验温度和溶胶黏度等对电池极化性能的影响。结果表明,异型电池阻抗比传统平板电池大,但活化后电池阻抗明显下降;较低的溶胶黏度和较高的工作温度有利于提高电池性能;支撑体壁厚为1.3 mm、扩散层载量为3.5 mg/cm2时的电极性能最优。     

直接甲醇燃料电池用PEMs的研究进展

本文介绍了用于直接甲醇燃料电池(DMFCs)的质子交换膜(PEMs)的工作原理与性能要求。讨论了影响DMFCs国PEMs的甲醇渗透性能的因素。综述了Nation、改性Nafion膜以及其它新品种膜的研究进展。     

直接甲醇燃料电池用聚合物质子交换膜的研究进展

对各种类型的聚合物质子交换膜,如全氟磺酸聚合物、部分氟化磺酸聚合物、非氟磺酸聚合物、有机-无机复合质子交换膜的结构、性质以及最新的研究进展进行了综述.并且,对该领域未来的发展进行了展望.     

直接甲醇燃料电池用磺化聚醚醚酮膜初探

应用电化学方法研究了SPEEK膜的甲醇渗透性能.SPEEK膜具有比Nafion115膜低的甲醇渗透.以其作质子交换膜电解质组装的直接甲醇燃料电池(DMFCs)开路电压高于Nafion115膜组装的DMFC开路电压,但电池的放电性能尚待改进.本研究可为SPEEK应用于直接甲醇燃料电池提供一定的依据.     

含杂萘联苯结构聚合物膜的直接甲醇燃料电池性能

质子交换膜是直接甲醇燃料电池(DMFC)的关键组成部分. 通过磺化制备了磺化杂萘联苯聚醚酮(SPPEK)、磺化杂萘联苯聚醚砜(SPPES)和磺化杂萘联苯聚醚砜酮(SPPESK)三种含杂萘联苯结构的新质子交换膜, 测试了其热稳定性、质子导电性和甲醇透过性能. SPPESK的热分解温度比相近离子交换容量(IEC)的SPPEK和SPPES约低100 ℃, 三种膜均具有良好的导电和阻醇性能; 分别以三种膜为电解质组装DMFC考察了其性能, DMFC的开路电压随膜的阻醇性的提高而增大, 三种膜的开路电压均高于Nafion115膜, 但在较高电流密度的区域三种新膜的性能均比Nafion115膜差.     

空气中SO2 对直接甲醇燃料电池性能影响

直接甲醇燃料电池（DMFC）通常采用空气中氧气作为氧化剂,但空气中硫化物、氮化物等污染物会对电池性能造成影响. 本文采用恒流放电曲线、极化曲线、循环伏安扫描（CV）和电化学阻抗谱（EIS）等方法,研究SO₂对DMFC电池性能影响,分析其毒化作用机制. 研究表明,SO₂毒化导致催化剂电化学活性面积（ECSA）减小,氧还原反应（ORR）电荷转移电阻增大,从而造成DMFC电池开路电压和工作电压加速衰减,峰值功率密度减小. 进一步探究了三种恢复策略,空气吹扫与I-V变载操作都只能实现电池性能的部分恢复,CV扫描可完全恢复电池性能.     

直接甲醇燃料电池电催化剂性能衰减研究

通过单电池放电试验, 考察了直接甲醇燃料电池(DMFC)电催化剂的性能衰减情况. 透射电镜(TEM)和X射线衍射分析(XRD)结果表明, 放电试验后阳极电催化剂的粒径变化很小, 而阴极电催化剂的粒径则显著增大. DMFC内部的液相环境是促使Pt粒子聚结的主要原因. 阳极催化剂中Ru的存在抑制了Pt粒子的生长. 阳极和阴极电催化剂的电化学表面积(ECSA)在放电后都有所降低, 且下降幅度均高于比表面积(SSA)的下降幅度. 放电过程中阳极电催化剂发生了Ru的流失.     

直接甲醇燃料电池用阻醇质子导电聚乙烯醇-聚苯乙烯磺酸共混膜

制备了聚乙烯醇 (PVA)与聚苯乙烯磺酸 (PSSA)的共混膜 ,并研究了膜的组成、热处理温度、甲醇水溶液浓度等对膜电导率和甲醇透过率的影响。与目前普遍使用的NafionTM膜相比 ,这种由阻醇材料PVA与离子交换材料PSSA共混后形成的聚合物膜既能提高阻醇性能 ,又具有一定的电导率。一种以聚苯乙烯磺酸含量为 17%的膜 ,其电导率可达 3× 10 -3 S·cm-1,但甲醇透过率P仅为 2× 10 -8cm2 ·s-1。如果以σ/P为综合指标 ,则此膜的综合性能比NafionTM膜高约 4 0倍     

直接甲醇燃料电池PtRuMo/C电催化剂的制备和性质

直接甲醇燃料电池PtRuMo/C电催化剂的制备和性质;直接甲醇燃料电池;电催化剂;甲醇电氧化     

甲酸作直接甲醇燃料电池替代燃料

甲酸作直接甲醇燃料电池替代燃料;甲醇;甲酸;直接甲醇燃料电池;Pt-Ru/C催化剂     

三组Pt- Ru/C催化剂前驱体对其性能的影响

分别以三组不同的Pt和Ru化合物为前驱体, 采用热还原法制备了Pt-Ru/C催化剂, 比较不同前驱体对催化剂性能的影响；通过XRD和TEM技术对催化剂的晶体结构及微观形貌进行了分析. 结果表明以H₂PtCl₆+RuCl₃和自制(NH₄)₂PtCl₆+Ru(OH)₃为前驱体的催化剂Pt和Ru没有完全形成合金状态, 在Pt(111)和Pt(200)之间有Ru(101)存在；以Pt(NH₃)₂(NO₂)₂和自制含钌化合物为前驱体制备的催化剂未检测出Ru金属或其氧化物的衍射峰, Pt-Ru颗粒在载体上分散均匀, 粒径最小, 为3.7 nm. 利用玻碳电极测试了循环伏安、记时电流和阶跃电位曲线, 考核了上述催化剂对甲醇阳极催化氧化活性的影响；结果表明：以Pt(NH₃)₂(NO₂)₂和自制含钌化合物为前驱体制备的催化剂对甲醇的电催化氧化活性最高, 循环伏安曲线峰电流密度达11.5 mA•cm^-2.     

直接甲醇燃料电池的Ir-Fe/C 阴极催化剂性能

合成了直接甲醇燃料电池的Ir-Fe/C阴极催化剂, 用X射线衍射(XRD)谱和X射线能量色散谱(EDS)等方法对该催化剂进行表征, 研究了碳载Ir-Fe(Ir-Fe/C)催化剂对氧还原的电催化活性和抗甲醇能力. 研究发现, 氧在碳载Ir(Ir/C)和Ir-Fe/C催化剂电极上还原的起始氧还原电位分别为0.57和0.65 V. 在0.2 V下的电流密度分别为4.6和5.8 mA/cm², 表明Ir-Fe/C催化剂对氧还原的电催化性能要优于Ir/C催化剂, 而且Ir-Fe/C催化剂也有很好的抗甲醇能力.     

CO/H_2燃料气的质子交换膜燃料电池性能研究

质子交换膜燃料电池的燃料气多来自于重整气 ,而重整气中所含的CO对电催化剂有毒化作用 ,使电池性能大幅度衰减 .本文就CO对燃料电池的性能影响作了系统的实验研究 ,结果证明 :随CO通入时间的延长 ,电池性能剧烈衰减 ,然后趋于稳定 ,但仍有振荡 ;同时CO浓度越高 ,中毒现象越严重 ;温度升高 ,CO的毒化作用减轻 ;CO在催化剂表面的吸附是可逆的 ;PtRu/C较Pt/C的抗CO中毒能力强 .本文所制的PtRu/C催化剂的抗CO性能已与商品催化剂接近     

一种新型直接甲醇燃料电池阳极添加剂的电化学研究

将磷钼酸(H₄PMo₁₂O₄₀·xH₂O,PMo₁₂)作为一种添加剂,制备了直接甲醇燃料电池阳极Pt-Ru/C-PMo₁₂复合催化剂,并对甲醇在含有此复合催化剂的阳极上的氧化进行了电化学研究.测试表明该添加剂降低了甲醇及其电氧化中间产物转化的活化能,改善了电极内部的质子传输状况,对甲醇的电化学氧化过程具有明显的促进作用,该复合催化剂与常规的Pt-Ru/C催化剂相比,甲醇的阳极氧化电流提高了46%.添加剂的这一效应可能与磷钼酸的Keggin结构有关.     

Improved Catalytic Performance of Pt Supported on Multi‐Wall Carbon Nanotubes as Cathode for Direct Methanol Fuel Cell Applications Prepared by Dual‐Stepped Surface Thiolation Processes

This study develops a simple surface modification process for modifying the MWCNT surface by thiolation reaction after the conventional nitric acid treatment for strong interface attachment of Pt NPs and improved dispersion onto MWCNTs. The thiolated MWCNTs (Pt/MWCNTs) showed significant improvement of methanol electro‐oxidation activity compared with that treated only by nitric acid solution. The prepared electrode with thiolated MWCNTs was used as the cathode for assembling MEA for DMFC single‐cell applications. Testing results indicate that the thiolated MWCNT cathode can improve the power density of MEA by more than 300% (from 4.6 to 20.6 mW cm^?2) compared with that treated only by conventional nitric acid reactions. The dual‐step modification process for MWCNT surface treatment showed significant improvement over the convention nitric acid treatment and can be successfully used in DMFC applications.     

直接甲醇燃料电池动态行为的交流阻抗研究

采用交流阻抗法(EIS)研究了直接甲醇燃料电池(DMFC)放电状态下的动态电化学行为及内部作用机理. 通过L1R1[QR2(L2R3)]形式的等效电路对其阻抗图谱进行了较好的模拟解析, 研究结果表明, 高频电感(L1)相关于EIS的测量过程; 系统电阻(R1)和电荷转移电阻(R2)随工作电流的升高均呈下降趋势, 但传质状况对其具有一定干扰; 低频电感(L2)和低频电阻(R3)随电流的升高均逐渐降低, 这共同反映出阳极甲醇的电氧化行为; 电极反应驱动力和内部传质共同决定常相位角元件Q的变化规律, 随着放电电流的升高, 电池内部表现出了由理想电容到浓差极化的中间过渡过程.     

直接甲醇燃料电池中的膜性能比较

制备了磺化聚醚醚酮(SPEEK)和磺化酚酞型聚醚砜(SPES-C)两种质子交换膜,考察了其质子导电和阻醇性能.实验发现,两种新型质子交换膜具有一定的化学稳定性和质子电导率,尤其在高温下两种新膜的质子电导率与Nafion膜接近.两种新膜的甲醇透过系数要比Nafion膜的低1～2个数量级.分别以两种新型膜和Nafion115膜为电解质制备了直接甲醇燃料电池膜电极,讨论了膜材料的性能对直接甲醇燃料电池性能的影响.结果表明,膜材料的阻醇性越好,电池的开路电压越高;膜的电导率越高,在较高电流密度区域内电池的性能越好.     

直接甲醇燃料电池的稳定性

综述了近年来在直接甲醇燃料电池性能衰减方面的研究进展, 探讨了影响电池运行稳定性的主要因素.