開發(fā)與利用清潔新能源是人類社會根本性解決能源短缺、環(huán)境污染與破壞等全球性問題的必由之路。燃料電池是一種將化學能直接轉化為電能的新型能源技術,它具有能量轉換效率高、環(huán)境友好、可靠性高、適用范圍廣等技術優(yōu)勢,預期將在未來能源經(jīng)濟架構中扮演不可或缺的重要角色。在諸多可供選擇的電池燃料中,乙醇因無毒、便于儲運、規(guī)�；a工藝成熟等優(yōu)點而備受關注;加之直接乙醇燃料電池（DEFC）具有較高理論工作電壓（1.15 V）和高理論能量密度(8.01 Wh?g^-1),DEFC一直是能源技術領域的研究熱點。研究表明,貴金屬Pd、Pt對于乙醇電化學氧化反應（EOR）具有高催化活性,但存在極易失活的嚴重問題,致使DEFC的商業(yè)化應用受到嚴重制約。目前,因缺乏對于EOR復雜反應機理的深入認識,通過引入?yún)f(xié)同改性相來改善貴金屬催化劑的穩(wěn)定性仍是主導型研究思路。本文從探索新型協(xié)同改性相角度出發(fā),重點圍繞低載量、高分散納米Pd復合催化劑合成、堿式碳酸鹽的改性效果與機理開展研究,取得主要進展如下:（1）采用水熱法合成碳布（CFC）負載的堿式碳酸鈷（CCH）納米線,后通過Pd前驅體與CCH的界面反應在C... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

直接硼氫化鈉燃料電池的工作原理示意圖[29]

華南理工大學碩士學位論文10機理與低成本高性能催化劑的研制等方面[43]。1.4.1直接乙醇燃料電池的工作原理圖1-3為直接乙醇燃料電池在堿性條件下、以氧氣為氧化劑的工作原理示意圖。所有的反應都發(fā)生在膜電極組件中，電子匯集至集流器以傳遞到外電路做功。圖1-4為DEFC的反應流程圖[44]。在陽極區(qū)，乙醇分子在催化劑的作用下發(fā)生電催化氧化過程并生成H2O和CO2，產生的電子從陽極區(qū)經(jīng)外電路后到達陰極區(qū)；在陰極區(qū)，氧氣分子獲得電子并與水反應生成OH–。在相對于標準氫電極（SHE）的電位下，以乙醇作為陽極反應燃料，以氧氣為陰極氧化劑的電化學反應機理如下：陽極：C2H5OH+12OH–→2CO2+9H2O+12e–(1-10)陰極：3O2+6H2O+12e–→12OH–(1-11)總反應：C2H5OH+3O2→2CO2+3H2O(1-12)圖1-3乙醇燃料電池的工作原理示意圖Figure1-3SchematicdiagramoftheworkingprincipleofDEFC.

第一章緒論11圖1-4直接乙醇燃料電池的反應流程圖[44]Figure1-4Reactionflowchartofdirectethanolfuelcell[44].從上述電化學方程式中可以看到，乙醇完全氧化涉及12電子轉移的過程。其具有較高的理論電動勢（1.15Vvs.SHE），能量密度為8.01Whg-1；此外，乙醇的能量轉化效率高于甲醇，因此DEFC具有廣闊的發(fā)展前景[45]。1.4.2直接乙醇燃料電池中存在的問題盡管乙醇作為陽極燃料具有較大的優(yōu)勢，但是目前DEFC仍然處于研究探索的階段，未能實現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化應用。這是由于以下幾方面因素：（1）乙醇對電解質膜仍然具有一定的滲透作用。乙醇分子從陽極區(qū)通過電解質膜滲透至陰極區(qū)，可以在陰極電催化劑上發(fā)生電化學氧化而產生混合電勢，降低電池的運行效率[46]；（2）對乙醇電催化氧化反應機理的認知仍然不夠清晰。如圖1-5所示[47]，乙醇在電化學氧化過程中的主要有兩條反應路徑，即C1-pathway和C2-pathway。C1-pathway代表乙醇分子通過12電子反應完全氧化，轉化為水和二氧化碳;C2-pathway代表乙醇經(jīng)四電子反應，生成乙酸（或乙酸鹽）和水。在大多數(shù)情況下，由于乙醇分子結構復雜并且含有C-C鍵，使得其很難發(fā)生12電子轉移的完全氧化過程。在反應過程中，乙醇氧化的反應動力學較為緩慢，且會產生多種中間產物和化學吸附脫附，這極大增加了機理探究的復雜性[48]；

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3441711