煤炭、石油等化石燃料具有不可持續(xù)性,其使用已經(jīng)導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題和氣候問(wèn)題,因此開(kāi)發(fā)環(huán)境友好型可再生能源是解決以上問(wèn)題的有效手段。燃料電池是一種可以將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置,因其具有無(wú)污染、轉(zhuǎn)換效率高、無(wú)噪聲等優(yōu)勢(shì)而受到世界各國(guó)科研人員的關(guān)注。糖類是生物質(zhì)中儲(chǔ)量最多的一類,將其氧化產(chǎn)電是獲取其中能量的一種有效方法。近年來(lái),以葡萄糖為代表的糖類燃料電池開(kāi)始蓬勃發(fā)展,如何提高燃料電池工作效率是電池商業(yè)化生產(chǎn)的一大難題,糖類燃料電池放電效率和氧化程度是影響糖類燃料電池向前發(fā)展的重要因素�？梢酝ㄟ^(guò)加熱燃料或采用高效、穩(wěn)定的催化劑材料等方法促進(jìn)燃料氧化提高糖類物質(zhì)的氧化程度,從而提高糖類燃料電池的性能。本文借鑒生物糖代謝磷酸化過(guò)程,將甘油、葡萄糖分別與磷酸混合加熱,得到磷酸化燃料并將其用作電池燃料。首先以Pt/C作為陽(yáng)極、MnO2作為空氣陰極材料構(gòu)建糖類燃料電池反應(yīng)裝置,初步探索磷酸對(duì)甘油和葡萄糖磷酸化的可行性,分析了甘油氧化產(chǎn)物、電池性能和磷酸化葡萄糖燃料電池性能。另外合成了 CeO2電極材料用作陽(yáng)極催化劑,探究它對(duì)甘油和葡萄糖的氧化性能及磷酸化葡萄糖燃料電池的性能。磷... 

【文章來(lái)源】：揚(yáng)州大學(xué)江蘇省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１氫氧燃料電池原理示意圖網(wǎng)??

廣?２０“?Ｈ＊?＋?４ｅ?－??＾?２?Ｈ２〇?Ｎ??０２??圖１－１氫氧燃料電池原理示意圖網(wǎng)??Ｆｉｇｕｒｅ?Ｍ?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｏｘｙｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ網(wǎng)．??從氫氧燃料電池示意圖（圖１－１）中可以看出燃料電池是由陽(yáng)極、陰極、電解質(zhì)和外部電??路四部分組成。圖１－２是氫氧燃料電池裝置的結(jié)構(gòu)單元，該裝置在能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中，可以??直接將燃料的化學(xué)能通過(guò)氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能而不經(jīng)過(guò)中間做功的過(guò)程，因此燃料的??轉(zhuǎn)化率高，不會(huì)排放大量污染物。因此，燃料電池被認(rèn)為是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展可替代化石能源??的新型裝置，是實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的新型能源技術(shù)。??

模使用的條件，目前被廣泛應(yīng)用于電池中的生物質(zhì)燃料有葡萄糖、纖維素等。目前直接葡??萄糖燃料電池主要在堿性條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)（見(jiàn)式１－１，１－２），葡萄糖堿性燃料電池反??應(yīng)如下圖１－４所示。??Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ?ｃｉｉｉｒｅｎｔ??一?ｅ?，０Ｈ￣?ｅ＿??—Ｉ?—??Ｊｉ＇?ｅ－??〇Ｈ．??ＨＡ?（：紀(jì)」｜?ｅ．?ｅ．??ａｎｄ?ｈｅａｔ?ｏｕｔ?￣??＜－Ｔｉｇｇｇｉａ?／?個(gè)?＼?？??ａｎｏｄｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｈｌｅ?ｃａｔｈｏｄｅ??圖１－４直接堿性葡萄糖燃料電池示意圖％??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｉｒｅｃｔ?ａｌｋａｌｉｎｅ?ｇｌｕｃｏｓｅ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ１９４１．??陽(yáng)極反應(yīng)：Ｃ６Ｈ１２０６?＋?３６?０Ｈ－?—６Ｃ０３２－?＋?２４Ｈ２０＋?２４ｅ－?１－１??陰極反應(yīng)：６?０２?＋?２４ｅ－?＋?１２Ｈ２０?—２４?０Ｈ－?１－２??總反應(yīng)：Ｃ６Ｈ１２０６?＋?６?０２?＋?１２?０Ｈ－?—６Ｃ０３２－?＋?１２?Ｈ２０?１－３??圖１－４顯示了直接堿性無(wú)膜葡萄糖燃料電池在兩極的化學(xué)反應(yīng)，該體系中葡萄糖是被??氧化的燃料，氧氣是被還原的物質(zhì)，二者形成葡萄糖－空氣燃料電池體系。在化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程??中催化劑的穩(wěn)定性和催化性能對(duì)電池性能起到至關(guān)重要的作用【（！９】。??研究己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了將葡萄糖中２４個(gè)電子有效地輸送到燃料電池電極表面，使葡萄糖儲(chǔ)??存的能量直接轉(zhuǎn)換為電能。近幾年來(lái)各種貴金屬催化劑和金屬合金復(fù)合材料用于葡萄糖燃??料氧化但是三個(gè)主要的問(wèn)題阻礙了它的發(fā)展：（１）燃料的不完全氧化限制了整體發(fā)??電量


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