燃料電池因具有反應(yīng)產(chǎn)物清潔無污染、能量轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)而受到科研工作者的廣泛關(guān)注,但燃料電池昂貴的成本阻礙了其大規(guī)模應(yīng)用,電池成本以貴金屬催化劑和質(zhì)子交換膜為主。燃料電池陰極緩慢的氧還原反應(yīng)（ORR）動力學(xué)是制約燃料電池發(fā)展的重要因素,通常貴金屬鉑基催化劑被認(rèn)為是高效的ORR催化劑,但鉑貴金屬資源匱乏、成本昂貴,限制了燃料電池的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。另一方面,陰陽極之間的質(zhì)子交換膜在質(zhì)子傳導(dǎo)性、吸水性、耐腐蝕性、機(jī)械強(qiáng)度以及絕緣性等方面都有較高的要求,致使其成本高昂,這是限制燃料電池發(fā)展的另一個(gè)重要因素。因此,開發(fā)高性能、低成本的非貴金屬催化劑代替鉑基催化劑和排除質(zhì)子交換膜的使用能夠從根本上解決燃料電池的成本問題,促進(jìn)燃料電池的實(shí)際應(yīng)用。本文主要研究了具有高催化活性的硫化鈷ORR催化劑、使用承載電解液的腔體替代質(zhì)子交換膜、高電位的Fe³⁺/Fe²⁺氧化還原電對替代空氣陰極的無膜無氧直接甲醇燃料電池（DMFC）,這些措施可以避免昂貴的鉑基催化劑和質(zhì)子交換膜的使用,在降低燃料電池成本的同時(shí),提高燃料電池的性能。具體研究結(jié)果如下:（1）利用一步水熱法制備... 

【文章來源】：濟(jì)南大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

首次展示燃料電池的示意圖

的分類電解質(zhì)種類不同可以劃分為堿性燃料電池（AFC）、聚C）、磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（池（SOFC）[12]，類型總結(jié)如圖 1.2 所示。按照工作溫100℃）、中溫（100℃～500℃）、高溫（＞500℃）燃池是一種采用氫氣和氧氣為反應(yīng)物，以質(zhì)子交換膜為電間，具有高穩(wěn)定性和便攜性等特點(diǎn)的燃料電池系統(tǒng)。在料供給裝置和反應(yīng)物加濕裝置，還需要配置水熱管理輔的進(jìn)程中，由于氫氣的存儲與運(yùn)輸、氫氣的制備等問題限制了 PEMFC 作為移動電源設(shè)備的發(fā)展。因此，直接DMFC）受到了世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注，并逐漸成為研

氧氣經(jīng)陰極燃料電池流場板擴(kuò)散到達(dá)陰極，在催性條件下電極上的反應(yīng)方程式如下：+H2O → CO2+6H++6e-Ea=0.016 VH++6e-→ 3H2O Ec=1.23 VH+3/2O2→ CO2+3H2O E=1.214 V極上的反應(yīng)方程式如下：+6OH-→ CO2+5H2O+6e-H2O +6e-→ 6OH-H+3/2O2→ CO2+3H2O中只要保證甲醇燃料和氧氣的充足，則該電池就會持續(xù)不動力學(xué)快慢對燃料電池有著至關(guān)重要的影響。研究具有高燃料電池陰極氧還原反應(yīng)動力學(xué)的重要的手段之一。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]In Situ Coupling Strategy for Anchoring Monodisperse Co9S8 Nanoparticles on S and N Dual?Doped Graphene as a Bifunctional Electrocatalyst for Rechargeable Zn–Air Battery[J]. Qi Shao,Jiaqi Liu,Qiong Wu,Qiang Li,Heng-guo Wang,Yanhui Li,Qian Duan.  Nano-Micro Letters. 2019(01)
[2]Bimetallic Nickel Cobalt Sulfide as E cient Electrocatalyst for Zn–Air Battery and Water Splitting[J]. Jingyan Zhang,Xiaowan Bai,Tongtong Wang,Wen Xiao,Pinxian Xi,Jinlan Wang,Daqiang Gao,John Wang.  Nano-Micro Letters. 2019(01)
[3]納米碳材料催化氧化反應(yīng)的研究進(jìn)展[J]. 張棟,何靜,吳磊,蘇瓊,龐少鋒,王彥斌.  當(dāng)代化工研究. 2019(02)
[4]氫化二維過渡金屬硫化物的穩(wěn)定性和電子特性:第一性原理研究[J]. 王丹,鄒娟,唐黎明.  物理學(xué)報(bào). 2019(03)
[5]氮摻雜的碳材料中石墨化氮和吡啶氮對氧還原反應(yīng)的催化特性（英文）[J]. 劉京,宋平,阮明波,徐維林.  催化學(xué)報(bào). 2016(07)
[6]摻雜對FeS2薄膜光電性能的影響[J]. 張輝,張仁剛,萬冬云,王寶義,魏龍.  太陽能學(xué)報(bào). 2006(05)
[7]燃料電池現(xiàn)狀與未來[J]. 衣寶廉.  電源技術(shù). 1998(05)
[8]燃料電池進(jìn)展[J]. 韋國林,秦金妹.  化學(xué)世界. 1997(06)



本文編號：2932578