直接甲醇燃料电池阴极催化剂Pt/MnO2(C)的制备与研究

采用液相化学沉积的方法制备了含有不同二氧化锰晶型的Pt/MnO2(C)催化剂.通过XRD对该催化剂的结构进行了初步表征,电化学循环伏安法考察了催化剂在氧饱和的0.5mol/L H2SO4溶液中的电化学性能.结果表明,Pt/MnO2(C)催化剂具有良好的氧还原催化性能,二氧化锰晶体的加入起到了一定的助催化效果.     

磁控溅射法制备直接甲醇燃料电池阴极

等离子体溅射沉积是制备直接甲醇燃料电池电极的非常好的方法。采用磁控溅射,Pt被成功溅射在气体扩散层上。在不同的溅射功率和气压下制备了具有相同Pt负载量(0.1mg/cm2)的电极。X射线衍射测试显示Pt以面心立方结构存在。X射线光电子能谱证明了电极中的Pt以Pt(0)态的形式存在。扫描电镜观测显示Pt催化剂以纳米粒子和纳米团簇的形式存在。溅射电极的循环伏安曲线都具有Pt金属的典型性质。将用溅射方法制备的阴极与商用催化剂制备的阳极组装成膜电极一体化,并测试了单电池的性能。结果显示,在5.3Pa,110W条件下制备的阴极相比其他溅射参数下制备的电极具有较好的电性能,这主要是由于Pt粒径的降低以及多孔催化剂层的形成。     

直接甲醇燃料电池电催化剂的研究进展

综述了直接甲醇燃料电池 (DMFC)电催化剂最新研究的进展 ,对贵金属基合金及其金属氧化物电催化剂等作了评述 ,介绍了目前非贵金属电催化剂研究的方向 ,同时指出了电催化剂研究面临的问题和目标     

直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展

直接甲醇燃料电池阳极催化剂是影响该类电池性能的关键技术之一，从铂基合金催化剂，铂-金属大环化合物催化刑，导电聚合物为载体的复合催化剂，以及非贵金属催化剂四方面综述了直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展。     

异型直接甲醇燃料电池阴极材料的制备及性能研究

中间相炭微球(MCMB)以其具有的一些特性,用于燃料电池的阴极材料将具有独特的优势,被认为是最具发展潜力的碳材料[1-3]。介绍了直接甲醇燃料电池阴极材料素坯的制备方法,并对制备的素坯进行了性能测试,研究了其抗压性能、抗弯性能、电导率及孔隙率随成分的变化情况。     

直接甲醇燃料电池及其关键技术

直接甲醇燃料电池(DMFC)能量转换效率高,功率密度高,燃料来源广且储运方便安全,在大型发电基站和移动供电方面有广泛的应用前景。介绍了DMFC的工作原理、阴极催化剂、阳极催化剂和质子交换膜的研究现状和存在的问题,并对未来的发展做出了展望。     

直接甲醇燃料电池阳极电催化剂材料的研究

评述了直接甲醇燃料电池阳极电催化剂研究中的几个热点问题 ,简述了催化剂材料的制备方法和最新的发展情况 ,概述了铂基二元、三元、四元催化剂材料的研究现状、取得的主要成果和存在的主要问题 ;铂基钙钛矿类和非铂基催化剂的成本低 ,但需要进一步解决在酸性介质中的寿命短和活性低的问题。     

直接甲醇燃料电池电催化剂的研究及进展

从铂系和非铂系两个方面综述了近年来直接甲醇燃料电池电催化剂的研究及进展。     

直接甲醇燃料电池铂基阳极催化剂碳载体发展

碳载铂基材料是最常用的甲醇电氧化催化剂,而载体对催化剂颗粒的分散、活性以及耐久性有着显著的影响.所述文献中的碳载体材料主要分为7类:Vulcan XC-72、空心碳球、有序介孔碳、纳米纤维、纳米管、纳米角和石墨烯.新型碳载体的高比表面积和适宜的多孔性促进了催化剂组分的分散,有利于改善三相界面和提高铂基金属的利用率.表面改性以及着眼于改善碳腐蚀性能的石墨化和掺杂将被继续地深入研究,石墨烯的探索以及多孔、多层次微观结构载体的发展应被重视.     

高性能被动式微型直接甲醇燃料电池的设计及制作

对一种被动式微型直接甲醇燃料电池进行了设计、制作及测试.利用微模具成型工艺,以ABS为基底材料制作了电池双极端板.采用200 μm厚的不锈钢薄片作为集电极,利用激光切割技术制作进料通道,并在集电极两侧溅射金层以防止电化学腐蚀.有效面积为0.49 cm2的膜电极则采用催化剂覆盖电解质膜的方法制备而成.测试结果表明,室温环境下(25℃)该被动式微型直接甲醇燃料电池在甲醇浓度为6 mol/L时最大功率密度可达22.14 mW/cm2.该性能对于被动式直接甲醇燃料电池的便携式高性能应用具有较大意义.     

直接甲醇燃料电池中碳基非贵金属阴极催化剂的研究进展

目前直接甲醇燃料电池中阴极催化剂一般是贵金属铂,它的主要问题是成本高、对甲醇无耐受性及易中毒等。碳材料由于成本低、能大量制备和易于修饰等优点而被广泛应用于各个领域,如电催化、锂离子电池、超级电容器等。综述了近年来碳基纳米材料作为阴极催化剂的研究进展,包括碳纳米管、石墨烯、介孔碳等多种碳材料。主要通过对这些碳材料进行元素掺杂和以它为载体与非贵金属材料复合来提高和改善催化剂的性能。最后对未来发展提出了展望。     

紫外固化技术在微型直接甲醇燃料电池封装中的应用

为了提高燃料电池的有效面积比并减少封装用时,采用紫外固化技术成功封装了微型直接甲醇燃料电池.首先基于非硅MEMS工艺制作了带有封装孔的燃料电池集流板,然后组装燃料电池并在封装孔和两集流板间缝隙中注入紫外固化胶,最后用紫外灯照射30s完成封装.实验结果显示,电池在室温、全被动、3mol/L甲醇的条件下,峰值功率密度为2.1mW/cm^2,内阻为800mΩ.cm^2.这说明紫外固化封装技术对微型直接甲醇燃料电池来说是一种有效的方法,并有望应用于其他MEMS器件的封装.     

微型直接甲醇燃料电池阳极流场结构

针对微型直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极传质效率低和性能差等问题,对DMFC阳极流场结构进行了研究.利用MEMS技术实现了具有点形、平行和蛇形等阳极流场结构的硅基自呼吸式DMFC,测试对比结果表明单蛇形流场结构性能要优于其他几种流场;另外,对单蛇形流场结构参数进行了优化,结果表明当流道宽度∶脊的宽度∶流道长度为2∶3∶254时,电池性能达到最佳.在此基础上,为了改善反应物到催化层的传质效率和提高性能,提出了一种渐缩式单蛇形流场结构,其电池最大输出功率密度达到15.41 mW/cm2,比传统等宽式单蛇形流场提高了将近35%,为便携式微能源系统的应用开发奠定了基础.     

自呼吸式微型直接甲醇燃料电池的设计与性能分析

为了提高燃料电池的机械强度并降低加工成本,设计了一种基于不锈钢材料的空气自呼吸式微型直接甲醇燃料电池(DMFC).采用高温微型冲压技术制作电池的极板,并在其表面溅射Au和TiN来防止电化学腐蚀和减少接触电阻.在不同运行参数条件下对电池进行性能和稳定性的测试,结果表明阳极流速、甲醇浓度以及工作温度等均对电池性能有较明显的影响.该自呼吸式微型直接甲醇燃料电池在室温(20℃)条件下最高功率密度达到23.38 mW/cm2,并在温度40℃时可稳定地长时间工作,具有一定的应用价值.     

基于MEMS技术的微型直接甲醇燃料电池的设计与制作

研制了一种硅基微型直接甲醇燃料电池,其具有结构简单、质量轻、体积小以及比能量密度高等特点对点型、螺旋蛇型和栅型等流场结构进行优化设计模拟,从而为燃料电池极板设计提供可靠的依据．利用MEMS技术完成了这种微型直接甲醇燃料电池的制作,在对不同流场结构的实验研究中,发现栅型流场结构的微型直接甲醇燃料电池性能要好于其他流场结构,这与仿真结果一致．在常温下,当甲醇溶液物质的量浓度为1．5mol／L时,微型直接甲醇燃料电池最大输出功率密度为5．9mW／cm^2．     

贵金属/半导体光电阳极在直接甲醇燃料电池中的应

直接甲醇燃料电池(DMFCs)由于具有能量效率高, 携带方便和环境友好等特点, 作为新型清洁能源受到越来越多的关注。阳极催化剂的优劣是影响DMFCs性能的关键因素之一。近年来研究显示, 利用具有光催化活性的半导体材料作为贵金属催化剂的载体, 在外界光源的照射下, 能够极大地改善电极的电催化活性和稳定性。本文对该类新型光响应贵金属/半导体电极在光照条件下对增强甲醇的电催化氧化性能方面进行了总结和概述。首先, 阐述了光照增强电极电催化甲醇氧化性能的基本反应机制; 然后, 对该类电极的制备方法以及催化活性等方面的研究进展进行了系统总结; 最后, 对该类电极在未来DMFCs中应用存在的问题和发展前景做了总结和展望。     

DMFC用磺化聚醚醚酮/聚苯胺共混型质子交换膜的研究

磺化聚醚醚酮膜(SPEEK)是直接甲醇燃料电池(DM FC)用质子交换膜的候选材料之一,但是当温度和磺化度(D S)较高时,该膜在甲醇水溶液中溶胀非常严重,甚至溶解,其使用温度受到限制。将磺化度为50.11%的SPEEK和聚苯胺(PAN I)共混制膜,希望利用酸碱之间的相互作用对SPEEK进行改性。研究结果表明,PAN I的加入使SPEEK/PAN I共混膜的使用温度有较大提高,并且该膜还具有较高的电导率和较好的阻醇性能。     

直接硼氢化物燃料电池(DBFC)阳极催化剂的研究进展

直接硼氢化物燃料电池(DBFC)具有理论电池电压高和能量密度大等特点, 而其阳极催化剂是决定电池性能的关键因素之一。因此, 研究者们在提高阳极催化剂催化活性和降低催化剂成本方面开展了大量的研究工作。本文在简要介绍DBFC工作原理和阳极反应机理的基础上, 从催化剂种类和性能角度综述了近年来DBFC中贵金属、过渡金属以及储氢合金阳极催化剂的主要研究进展, 指出了阳极催化剂研究所面临的问题, 同时提出了今后的发展方向。