基于SiNW阴极和钒酸铋光阳极的光催化燃料电池用于降解有机污染物协同产电的研究

光催化燃料电池(PFC)对有机污染物的高效能量回收方面受到越来越多的关注.本研究提出了一种由BiVO4为光阳极和Si-NW为阴极的新型单光照PFC系统.探讨了不同表面活性剂作为诱导剂对钒酸铋晶面生长的影响,通过水热合成法,制备了具有不同形貌的钒酸铋材料.采用XRD、SEM对所制备的BiVO4进行表征.在AM 1.5G的模拟太阳光照下,研究了PFC污水处理和产电协同作用性能.结果表明:所制备球状纳米钒酸铋对亚甲基蓝溶液的降解效率可达49％/4 h;本实验所构建PFC系统在以亚甲基蓝为模拟有机污染物的条件下达到的最大功率密度为0.034 mW·cm-2,是该体系以葡萄糖为模拟有机污染物条件下达到的最大功率密度的3.1倍.     

光催化紧密耦合微生物燃料电池研究综述

光催化紧密耦合微生物燃料电池技术(ICPB)是将光催化与微生物燃料电池结合起来,同时具有光催化及微生物燃料电池(MFC)双重优点.影响其性能的因素主要有光催化剂,阴极和阳极.其主要原理是通过光催化将不易降解的大分子分解成小分子,进而被微生物通过新陈代谢作用氧化降解.ICPB比单一光催化或MFC更具有优势,本文从光催化剂的种类,光催化剂与MFC紧密耦合的方式以及IPCB的优势等方面进行了综述,并对未来的研究进行了展望.     

微生物燃料电池同步硝化反硝化脱氮产电研究

构建了三室双阴极MFC系统,对系统同步硝化反硝化脱氮产电性能进行了研究,考察了进水COD、NO-3-N和NH+4-N浓度对系统脱氮产电性能的影响。结果表明,该MFC系统对COD和NH+4-N具有良好的去除效果,去除率分别高达98%和95%以上,反硝化和产电能力受进水COD、NO-3-N和NH+4-N初始浓度的影响较大,NO-3-N最大去除率73.6%,厌氧阳极、缺氧阴极和好氧阴极的最大功率密度分别达到1.88,0.74 W/m3和0.59 W/m3,阳极和缺氧阴极的最大库伦效率分别只有27.6%和63%,说明有其他非电化学反应过程的存在。实验结果也表明好氧阴极和缺氧阴极之间存在着对电子的竞争作用,NH+4和电极之间存在着对O2的竞争。     

Ni添加对直接乙醇燃料电池Pt基催化剂催化性能的影响

本文通过水热法制备出孔径分布范围3.1~4.2nm,比表面积为174.72m₂/g的CeO₂作为助催化剂,以碳纳米管为载体,采用微波辅助乙二醇法制备PtNiCeO₂/C催化剂,探究Ni添加对Pt基催化剂电催化性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积及孔径分析仪(BET)、扫描电镜(SEM)和电子能谱(EDAX)对所制备的CeO₂及催化剂进行微观表征,利用电化学工作站对所制备的催化剂进行电化学性能测试。结果表明,添加CeO₂且催化剂中Pt与Ni的比例为5:1时,制备的催化剂电催化性能最优,其电化学活性表面积为90.41m₂/g,对乙醇催化氧化的峰电流密度值为837.67A/g,1100s的稳态电流密度值为178.33A/g,说明添加一定量的Ni,可提高催化剂的抗中毒能力和电催化性能。     

等离子喷涂-物理气相沉积制备7YSZ纳米结构固体氧化物燃料电池电解质层

氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）因其高热稳定性和良好的氧离子电导率被广泛地作为电解质材料应用于固体氧化物燃料电池（SOFC）。常规的平面SOFC电解质制备技术,如带式流延或丝网印刷,需要在1300℃以上的温度下进行烧结,因此采用传统制备技术获得纳米结构电解质层是一个挑战。等离子喷涂-物理气相沉积（PS-PVD）作为一种新技术由于可以实现气相沉积可以提供快速、低成本的方法来制备纳米致密结构电解质层,可避免传统技术在长时间高温烧结引起的材料晶体结构变化以及相邻电极材料间的化学反应。PS-PVD技术具有与传统大气等离子喷涂（APS）完全不同的沉积机制。本研究采用该技术成功地制备了致密的纳米结构7YSZ薄电解质层。当电解质层厚度为8.7～12.3 μm时,其泄露率为2.24～2.29 10-8 cm4gf-1s-1.     

伯克利和阿贡实验室发现燃料电池用高活性新类别纳米催化剂

正目前,下述两种反应的最佳电催化剂由铂纳米颗粒分散在碳上组成。铂(Pt)对于燃料电池(金属空气电池)中的阴极氧还原反应(ORR)以及碱性电解槽中的氢进化反应(HER)均是高效的电催化剂。美国伯克利和阿贡国家实验室的研究人员领导的团队于2014年2月底宣布,发现了一种新的双金属纳米催化剂,可应用于燃料电池和水-碱电解槽,其效率更高,成本更低,其活性比美国能源部设     

煤基直接碳燃料电池硫处理工艺探索

煤炭是我国的主要能源,以燃烧煤为主的煤炭利用过程产生了大量的温室气体CO2、含硫化合物气体等。通过煤基直接碳燃料电池发电,理论热力学效率接近100%,而且可以实现CO2的零排放,是煤高效、低碳洁净利用的关键技术,其大规模推广应用却受到原煤含硫化合物引起的硫中毒的制约。通过对现有煤脱硫工艺进行分析,提出洗选→化学氧化→电化学氧化→离子液体萃取→溶剂萃取→高温固硫(PCESTO)阶段联合处理工艺对原煤进行脱硫处理,可以有效降低煤中硫含量,定向转化直接碳燃料电池中硫的存在形式,减少和消除硫对直接碳燃料电池电极的毒化作用。     

Pdx-Co/C催化甲酸的电氧化性能研究

以活性碳(Vulcan XC-72)为载体,用化学还原法制备了不同Pd/Co摩尔比的Pdx-Co/C催化剂。用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征,采用循环伏安法考察了催化剂对甲酸电氧化反应的催化性能。结果表明,Pdx-Co复合催化剂粒子均匀分散在碳载体表面;催化剂中掺入的少量Co元素部分进入Pd晶格,形成了Pd-Co合金;随着Pd/Co摩尔比的增加,Pd颗粒粒径先增大后减小,催化活性也表现出相同的变化趋势;当Pd:Co=8:1时,所得Pd8-Co/C对甲酸氧化的催化活性最高,峰电流密度可达到15.907 mA/cm²。     

具有再生反馈能力的可控直流负载研究

针对当前直流负载缺乏再生反馈能力且功率跟踪性能不足的状况,给出了一种具有再生反馈能力的可控直流负载,以便充分研究燃料电池混合动力系统能量管理策略在各种功率状况下的控制作用。为了实现能量的双向流动,设计了由Buck-Boost双向DC/DC变换器和蓄电池构成的主电路拓扑;给出了一种多环路控制方式,以有效改善负载的功率跟踪性能。Matlab/Simulink仿真结果表明:所给出的具有再生反馈能力的可控直流负载能够实现功率的双向流动,同时具有良好的功率跟踪性能。     

直接甲醇燃料电池阴极水的传输特性

利用COMSOL Multiphysics软件对直接甲醇燃料电池（DMFC）阴极模型进行计算，获得压力、速度、水、氧气和液态饱和度分布情况，研究扩散层在不同物理参数（如厚度、孔隙率、孔径大小和亲憎水性）下电池阴极水和氧气的传输情况，进一步建立扩散层孔隙率梯度的数学模型，研究扩散层孔隙率梯度以及支撑层参数对直接甲醇燃料电池性能和物质传输的影响。结果表明，扩散层具有大孔隙率、薄扩散层时均有利于氧气传质，可以使电池性能提高；扩散层孔隙率梯度的存在可以减轻氧气传输阻力，提高电池性能。