發(fā)布時(shí)間：2021-10-17 11:46

　　開發(fā)與利用清潔新能源是人類社會(huì)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(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的新型能源技術(shù),它具有能量轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境友好、可靠性高、適用范圍廣等技術(shù)優(yōu)勢,預(yù)期將在未來能源經(jīng)濟(jì)架構(gòu)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(chǔ)運(yùn)、規(guī)�；a(chǎn)工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)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(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。研究表明,貴金屬Pd、Pt對于乙醇電化學(xué)氧化反應(yīng)（EOR）具有高催化活性,但存在極易失活的嚴(yán)重問題,致使DEFC的商業(yè)化應(yīng)用受到嚴(yán)重制約。目前,因缺乏對于EOR復(fù)雜反應(yīng)機(jī)理的深入認(rèn)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(dǎo)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(diǎn)圍繞低載量、高分散納米Pd復(fù)合催化劑合成、堿式碳酸鹽的改性效果與機(jī)理開展研究,取得主要進(jìn)展如下:（1）采用水熱法合成碳布（CFC）負(fù)載的堿式碳酸鈷（CCH）納米線,后通過Pd前驅(qū)體與CCH的界面反應(yīng)在C... 

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

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)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(xué)碩士學(xué)位論文10機(jī)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(yīng)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(yīng)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(chǎn)生的電子從陽極區(qū)經(jīng)外電路后到達(dá)陰極區(qū)；在陰極區(qū)，氧氣分子獲得電子并與水反應(yīng)生成OH–。在相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極（SHE）的電位下，以乙醇作為陽極反應(yīng)燃料，以氧氣為陰極氧化劑的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理如下：陽極：C2H5OH+12OH–→2CO2+9H2O+12e–(1-10)陰極：3O2+6H2O+12e–→12OH–(1-11)總反應(yīng)：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(yīng)流程圖[44]Figure1-4Reactionflowchartofdirectethanolfuelcell[44].從上述電化學(xué)方程式中可以看到，乙醇完全氧化涉及12電子轉(zhuǎn)移的過程。其具有較高的理論電動(dòng)勢（1.15Vvs.SHE），能量密度為8.01Whg-1；此外，乙醇的能量轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。這是由于以下幾方面因素：（1）乙醇對電解質(zhì)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(zhì)膜滲透至陰極區(qū)，可以在陰極電催化劑上發(fā)生電化學(xué)氧化而產(chǎn)生混合電勢，降低電池的運(yùn)行效率[46]；（2）對乙醇電催化氧化反應(yīng)機(jī)理的認(rèn)知仍然不夠清晰。如圖1-5所示[47]，乙醇在電化學(xué)氧化過程中的主要有兩條反應(yīng)路徑，即C1-pathway和C2-pathway。C1-pathway代表乙醇分子通過12電子反應(yīng)完全氧化，轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳;C2-pathway代表乙醇經(jīng)四電子反應(yīng)，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(jié)構(gòu)復(fù)雜并且含有C-C鍵，使得其很難發(fā)生12電子轉(zhuǎn)移的完全氧化過程。在反應(yīng)過程中，乙醇氧化的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)較為緩慢，且會(huì)產(chǎn)生多種中間產(chǎn)物和化學(xué)吸附脫附，這極大增加了機(jī)理探究的復(fù)雜性[48]；

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]燃料電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 侯明,衣寶廉.  電化學(xué). 2012(01)
[2]直接NaBH4/H2O2燃料電池的研究進(jìn)展[J]. 王貴領(lǐng),蘭劍,曹殿學(xué),孫克寧.  化工學(xué)報(bào). 2008(04)
[3]直接乙醇燃料電池中乙醇電氧化過程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)考慮[J]. 宋樹芹,王毅,沈培康.  催化學(xué)報(bào). 2007(09)
[4]燃料電池——新的綠色能源[J]. 崔愛玉,付穎.  應(yīng)用能源技術(shù). 2006(07)
[5]基于工程造價(jià)及發(fā)電成本的核電與火電比較研究[J]. 陳襯蘭.  科技與管理. 2005(04)
[6]燃料電池的原理、技術(shù)狀態(tài)與展望[J]. 衣寶廉.  電池工業(yè). 2003(01)
[7]質(zhì)子交換膜燃料電池的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 張華民,明平文,邢丹敏.  當(dāng)代化工. 2001(01)
[8]燃料電池現(xiàn)狀與未來[J]. 衣寶廉.  電源技術(shù). 1998(05)

碩士論文
[1]直接肼燃料電池的研究[D]. 勞紹江.浙江大學(xué) 2010



本文編號：3441711