燃料電池和水電解技術(shù)以及由它們組成的可再生燃料電池系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)能與電能的有效轉(zhuǎn)換,在高效利用能源、緩解能源危機(jī)和環(huán)境污染中發(fā)揮重要作用。電極催化劑是燃料電池和水電解的核心部件,其性能的優(yōu)劣決定了器件的工作效率和制備成本。廉價、高效、穩(wěn)定的多功能非貴金屬電極催化劑的研發(fā)是實現(xiàn)以上能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵,將有力推動清潔能源設(shè)施的發(fā)展。本論文分別以高穩(wěn)定的納米金剛石（nanodiamond,ND）、具有高比表面積的氧化石墨烯（graphene oxide,GO）以及具有特殊物理化學(xué)性能的納米碳化硼（nano boron carbide,nano-B₄C）為基礎(chǔ)材料,將其與過渡金屬（Fe、Co）化合物有效復(fù)合后加入硼或氮的前驅(qū)體,通過真空熱處理合成一系列價格低廉、催化活性高、穩(wěn)定性好的異質(zhì)摻雜的納米碳材料和過渡金屬及其衍生物的復(fù)合材料電催化劑。通過摻雜碳材料與過渡金屬之間的協(xié)同作用,極大的提高了催化劑的催化活性和穩(wěn)定性。將其應(yīng)用于燃料電池的氧還原（oxygen reduction reaction,ORR）和氧析出（oxygen evolution reacti... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

堿性電解質(zhì)氫氧燃料電池示意圖

中直接甲醇燃料電池（Direct methanol fuel cell，DMFC）具燃料方便攜帶等優(yōu)點，已成為研究與開發(fā)的熱點[13]。 DMFC 的工作原理示意圖[11]，甲醇在陽極表面進(jìn)行電催+，并產(chǎn)生電子，電子通過外電路傳導(dǎo)到陰極，H+通過作電池陰極，與 O2及通過外電路傳導(dǎo)過來的電子發(fā)生還原電池總反應(yīng)方程式為：：_CHOHHOCO6H6e322 ：3/2O6H6e3HO22_ CH3OH+3/2O2 CO2+2H2O

介氫氧燃料電極反應(yīng)的逆反應(yīng)，是在陰極上發(fā)生化析出氧氣的反應(yīng)。電解槽是電解水的關(guān)鍵部分的電解制氫的電極槽由浸沒在電解液中的一對隔膜而構(gòu)成[17]。電極通以一定電壓的直流電時氣，陽極產(chǎn)生氧氣。其電極的反應(yīng)主要為：4H2O+4e-→2H2+4OH-4OH-→2O2+2H2O+4e-2H2O→2H2+O2

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]燃料電池應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]. 張亞媛,張沛龍,葛靜,朱永國.  新材料產(chǎn)業(yè). 2014(06)
[2]一體式可再生燃料電池[J]. 宋世棟,張華民,馬霄平,張益寧,衣寶廉.  化學(xué)進(jìn)展. 2006(10)



本文編號：2902588