優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、發(fā)展高效清潔的二次能源并減少能源消耗對(duì)環(huán)境的污染,是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中極為重要的一步。直接甲醇燃料電池（direct methanol fuel cell,DMFC）作為一種能夠源源不斷的將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,被視作最有前途的清潔高效的能源生產(chǎn)技術(shù)之一。因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量密度高和易于運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn),被廣泛應(yīng)用于便攜式設(shè)備。膜電極（membrane electrode,MEA）作為DMFC的核心部件,其結(jié)構(gòu)直接影響了電池的性能。直接甲醇燃料電池目前存在著:陽(yáng)極甲醇氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢;甲醇滲透引發(fā)混合電位,造成電池性能下降;陰極水淹嚴(yán)重,導(dǎo)致電化學(xué)活性面積減小,傳輸阻力增大;微孔層傳輸不暢通導(dǎo)致電池性能降低等問(wèn)題。因此擴(kuò)大電化學(xué)活性面積,減少甲醇滲透和保證反應(yīng)物及生成物的正常傳輸,構(gòu)建一個(gè)高性能的MEA成為改善直接甲醇燃料電池性能的關(guān)鍵。本文對(duì)比了高/低濃度甲醇條件下,陽(yáng)極擴(kuò)散層親/憎水性對(duì)電池性能和物質(zhì)傳輸過(guò)程的影響,以及溫度對(duì)電池性能提升效果的影響。研究結(jié)果顯示,低濃度甲醇條件下,親水性陽(yáng)極擴(kuò)散層電極放電性能更佳,高濃度下,憎水性陽(yáng)極擴(kuò)散層更有優(yōu)勢(shì);低濃度DM... 

【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

燃料電池工作原理示意圖

3圖1.2燃料電池的分類Fig.1.2Classificationoffuelcells1.2.2燃料電池分類燃料電池的分類方式非常多樣，目前的分類方式有按照電解質(zhì)的類型、通過(guò)電解液傳輸?shù)碾x子的類型、燃料的類型、工作溫度或是否直接使用一次燃料等規(guī)則作為分類標(biāo)準(zhǔn)。由于電解質(zhì)的選擇決定了燃料電池的基本性能，包括工作原理，工作溫度，燃料和氧化劑材料的選擇。當(dāng)前，根據(jù)電解質(zhì)類型對(duì)燃料電池進(jìn)行分類是最常用的標(biāo)準(zhǔn)。如圖1.2所示，按照電解質(zhì)類型分類，燃料電池可被分為以下5種類型：（1）堿性燃料電池（AFC），（2）磷酸燃料電池（PAFC），（3）熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC），（4）固態(tài)燃料電池（SOFC）和（5）質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）。1.2.2.1堿性燃料電池（AFC）堿性燃料電池由弗朗西斯·托馬斯·培根（FrancisThomasBacon）發(fā)明，是最先進(jìn)的燃料電池技術(shù)之一。在AFC系統(tǒng)中，低溫（<120℃）和高溫（~200℃）時(shí)通常分別使用濃度為35wt.%-50wt％的氫氧化鉀（KOH）和濃度為85wt.％的高濃度KOH

8圖1.3直接甲醇燃料電池示意圖Fig.1.3Schematicdiagramofdirectmethanolfuelcell1.3.3直接甲醇燃料電池存在的主要問(wèn)題1.3.3.1甲醇氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢由陽(yáng)極側(cè)發(fā)生的甲醇氧化方程可知，甲醇被完全氧化為二氧化碳能夠產(chǎn)生6個(gè)電子，然而甲醇氧化過(guò)程復(fù)雜，氧化過(guò)程中極易產(chǎn)生大量不可溶的、不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物，這些中間產(chǎn)物會(huì)吸附于陽(yáng)極催化劑表面并毒害陽(yáng)極催化劑，使得其催化活性降低，致使陽(yáng)極甲醇氧化動(dòng)力學(xué)緩慢，引起電池性能下降。因而如何優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)，提高陽(yáng)極催化劑活性，擴(kuò)大陽(yáng)極的電化學(xué)活性面積來(lái)加快陽(yáng)極甲醇氧化動(dòng)力學(xué)成為DMFC的研究熱點(diǎn)[25-27]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3096287