在眾多的可再生清潔能源技術(shù)中,直接甲醇燃料電池（DMFC）因其具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),如使用碳中和及可再生的燃料、能量密度高、功率密度大、結(jié)構(gòu)相對簡單、噪聲和運(yùn)行成本較低、操作運(yùn)輸簡便等,近年來受到全世界廣泛的關(guān)注,是具有發(fā)展?jié)摿Φ男屡d能源技術(shù)之一。然而,DMFC在其商業(yè)化道路中仍有許多關(guān)鍵問題亟待解決:（1）陽極甲醇氧化反應(yīng)動力學(xué)緩慢;（2）甲醇串流引起的燃料損失和陰極混合電位;（3）液態(tài)水在陰極積累導(dǎo)致的“水淹”問題。目前,為了緩解水淹造成的極化損失和電壓波動,一般將常規(guī)氣體擴(kuò)散層（GDL）材料（如碳布、碳紙等）進(jìn)行憎水處理,并額外涂覆一層憎水微孔層以調(diào)控液態(tài)水在電極中的含量及分布。然而,這些措施不僅改變了原GDL的孔結(jié)構(gòu)及界面形貌,還增加了制作工序和成本。因此,設(shè)計并開發(fā)新型的GDL,以提高其氧氣傳質(zhì)能力和降低成本,是目前研究的主要方向之一。本文以聚丙烯腈（PAN）為前驅(qū)體,結(jié)合高壓靜電紡絲技術(shù)及纖維熱處理的方法,制備系列三維多孔、自支撐的碳纖維層,并對其進(jìn)行物理和化學(xué)表征以及電池性能的測試,探討靜電紡絲型GDL在DMFC中的應(yīng)用,為電池結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計提供指導(dǎo)和借鑒。主要研究內(nèi)容和結(jié)... 

【文章來源】：深圳大學(xué)廣東省

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

DMFC的結(jié)構(gòu)示意圖

備的復(fù)合膜電池性能進(jìn)行測試，從測試結(jié)果可以看出，氧化鋯納功率密度。在 60 °C、1 M 甲醇條件下，氧化鋯納米復(fù)合膜的功比 Nafion 115 膜的功率密度提高了 7%。C 中，催化層一般由催化劑和質(zhì)子導(dǎo)體混合而成，它的主要作用陰極的氧氣還原獲得更高的電化學(xué)反應(yīng)速率。除了受動力學(xué)的限與層之間的接觸電阻以及傳質(zhì)也會影響電池的性能[18, 19]，這幾者解決這些問題，目前大部分的研究主要致力于提高催化劑活性、態(tài)等。而催化劑是 DMFC 進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的重要部件，催化劑能產(chǎn)生很大的影響，因此關(guān)于催化劑的研究一直是研究者們重點(diǎn)

研究人員也利用其他金屬(Ni,Sn,Rh,Os,Re,Mo)[21-25]通過這種雙功能機(jī)來改善 CO 的耐受性。也有添加金屬氧化物(RuO2,ZrO2,CeO2,TiO2,SnO2)中來達(dá)到相同的目的，但添加金屬氧化物可能使催化劑的電子傳導(dǎo)性降低劑的性能下降[26]。.2 陰極催化劑DMFC 中通常使用 Pt/C 作為陰極催化劑，但其催化活性仍然沒有達(dá)到理要求。在 DMFC 中，理想的 ORR 過程需要含氧粒子發(fā)生解離，Pt 催化劑點(diǎn)吸附解離的含氧粒子，從而完成四電子反應(yīng)[20, 27, 28]。研究人員曾嘗試研渡金屬負(fù)載的二元和三元催化劑，例如 Pt–Fe、Pt–Cr、Pt–Ni、Pt–Co、P催化劑提高了 ORR 過程的活性[29, 30]。Baglio[30]等研究 Pt 與過渡金屬構(gòu)成的性能，發(fā)現(xiàn) Pt–Fe 催化劑展現(xiàn)出更高的 ORR 活性，比 Pt 催化劑有更好測試如圖 1-3。


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