直接硼氫化物燃料電池（DBFC）是一種堿性燃料電池,它能將存儲(chǔ)在電池中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能。該類電池因理論電壓高、能量密度大,轉(zhuǎn)換效率高且環(huán)保無污染而備受關(guān)注。DBFC的性能直接受其陽極催化劑的控制。然而,由于陽極催化劑容易發(fā)生水解而導(dǎo)致電池轉(zhuǎn)換效率降低。此外,以往多采用貴金屬單質(zhì)或合金作為陽極催化劑,成本也極大的限制其廣泛應(yīng)用。因此尋求廉價(jià)、高催化性能的陽極催化劑成為目前急需解決的問題。儲(chǔ)氫合金因具有獨(dú)特的儲(chǔ)氫功能,可以將氫存儲(chǔ),還能在一定條件下將氫釋放。儲(chǔ)氫合金作為DBFC陽極催化劑,摒棄了以往陽極催化劑成本高、易水解兩個(gè)致命的缺點(diǎn),因而受到極大的關(guān)注。本文立足于性能穩(wěn)定的AB5型儲(chǔ)氫合金,研究了改性AB5型合金的結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能和作為DBFC陽極催化劑的催化性能,并分析了結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能和催化性能三者之間的關(guān)系,得到了一些有意義的結(jié)果:首先,在球磨時(shí)間對(duì)AB5型儲(chǔ)氫合金的結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能以及作為DBFC陽極催化劑的催化性能影響的研究中發(fā)現(xiàn),球磨沒有改變合金的相組成,但改變了合金的相結(jié)構(gòu)。所有球磨態(tài)AB5型合金均由單一的CaCu5型LaNi5相組成。隨著球磨時(shí)間的延長,合金非晶化... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古師范大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

-DBFC的工作原理簡易圖

第一章緒論5從而提高燃料的利用率。通過分析的氧化過程（見圖1-3），我們可以簡單的獲得儲(chǔ)氫合金作為DBFC陽極催化劑的反應(yīng)機(jī)理。氧化過程中，中氫由負(fù)一價(jià)氧化到正一價(jià)，分兩個(gè)過程：首先，的B-H鍵斷裂，負(fù)一價(jià)的氫被氧化到零價(jià)生成表面吸附的氫原子Hads（過程1），然后表面吸附氫原子Hads繼續(xù)被氧化到正一價(jià)（過程2），即直接氧化過程，對(duì)應(yīng)于反應(yīng)方程(1-1)。其次，表面吸附的氫原子Hads也不可避免的要結(jié)合成H2逸出（過程3），此即BH4-氧化過程的副反應(yīng)（水解反應(yīng)），對(duì)應(yīng)于反應(yīng)方程(1-4)�？梢姡阅軆�(yōu)良的陽極催化劑需要同時(shí)具備對(duì)過程1和2的高催化活性，同時(shí)對(duì)副反應(yīng)（過程3）有很強(qiáng)的抑制作用。一般貴金屬催化劑對(duì)過程1-3都有很好的催化活性，導(dǎo)致其副反應(yīng)難以消除。圖1-3-氧化過程示意圖Fig.1-3-Schematicdiagramofoxidationprocessof對(duì)儲(chǔ)氫合金而言，由于儲(chǔ)氫合金對(duì)表面吸附的氫原子Hads有很強(qiáng)的結(jié)合力（過程4，可將氫吸收儲(chǔ)存到儲(chǔ)氫合金的晶格中，即實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫功能）。通過過程4與過程3發(fā)生競(jìng)爭，從而抑制副反應(yīng)的發(fā)生。吸收儲(chǔ)存到儲(chǔ)氫合金晶格中的氫，可以通過過程5和過程6再次被氧化，使釋放出的電子數(shù)增加，從而提高燃料的利用率，對(duì)應(yīng)于以下反應(yīng)方程：MHx+xOH-=M+xH2O+xe-(1-6)可見，儲(chǔ)氫合金可以很好地抑制DBFC陽極反應(yīng)的副反應(yīng)，并將吸收儲(chǔ)存到儲(chǔ)氫合金晶格中的氫再次氧化，從而提高燃料利用率。但是，儲(chǔ)氫合金能否順

內(nèi)蒙古師范大學(xué)碩士學(xué)位論文6利抑制水解、再次發(fā)生氧化等過程與儲(chǔ)氫合金的儲(chǔ)氫特性密切相關(guān)。1.3.3儲(chǔ)氫合金作為DBFC的陽極催化劑目前，世界上已經(jīng)有多種儲(chǔ)氫合金，按照A、B元素質(zhì)量配比的不同可以將儲(chǔ)氫合金分為AB5型稀土系、AB2型鈦鋯系、AB型鈦鐵系、A2B系鎂系以及新開發(fā)的介于AB2和AB5型之間的稀土-鎂-鎳（R-Mg-Ni）系儲(chǔ)氫合金等。在現(xiàn)有催化劑類型中，AB5型稀土系和AB2型鈦鋯系兩種儲(chǔ)氫合金經(jīng)常被用作DBFC陽極催化劑。另外，也有少有人運(yùn)用A2B型儲(chǔ)氫合金作為DBFC陽極催化劑。1.3.4AB5型稀土系儲(chǔ)氫合金LaNi5合金是AB5型儲(chǔ)氫合金的代表，其晶體結(jié)構(gòu)屬于CaCu5型六方結(jié)構(gòu)(如圖1-4)。儲(chǔ)氫合金AB5型儲(chǔ)氫合金的氣態(tài)吸氫量可達(dá)1.3%，理論容量上約為348mAh/g。在AB5型合金中，A側(cè)元素可以由單一稀土元素組成，也可以由兩種或兩種以上的混合稀土元素配置而成，而B側(cè)（用Co、Mn、Al等替代Ni）元素通過成分優(yōu)化形成的多元合金。AB5型稀土系儲(chǔ)氫合金因其具有原料豐富、價(jià)格低廉、容易活化、制備簡單、良好的放電性能、電催化性能等一系列優(yōu)點(diǎn)而備受廣大研究者喜愛，作為鎳氫電池的負(fù)極材料已經(jīng)被商業(yè)化[42-44]。圖1-4-CaCu5型六方晶體結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1-4-SchematicdiagramofCaCu5-typehexagonalcrystalstructure研究者們因?yàn)锳B5型儲(chǔ)氫合金優(yōu)良的儲(chǔ)氫性能，故采用此類儲(chǔ)氫合金作為


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