泡沫镍载铂催化硼氢化钠水解制氢

设计了一套硼氢化钠制氢系统,利用单片微控制器实现系统中的温度、流量、压力等多参数的集成控制,为燃料电池提供流量和压力可调的氢源。制备了NaBH4水解制氢用泡沫镍载铂和泡沫镍载钯催化剂,实验结果表明,由于反应过程中附着在泡沫镍纤维上的钯颗粒严重脱落,使得泡沫镍载钯催化剂在使用寿命及稳定性方面远不如泡沫镍载铂催化剂。而使用泡沫镍载铂催化剂时,产氢速率随着催化剂用量的增加而升高;NaBH4溶液浓度较低时,产氢速率会随溶液浓度升高而增加,但是太高的浓度反而会使产氢速率降低;增加溶液中NaOH浓度会使反应速率快速降低,当NaOH浓度高于2%时,反应基本停止。计算了NaBH4制氢能量体系,并研发了一套集成NaBH4制氢系统及PEMFC系统的示范应用装置。     

基于硼氢化钠制氢燃料电池供氢系统设计

设计了一种基于硼氢化钠水解制氢技术的燃料电池供氢系统,包括硼氢化钠制氢装置及其控制系统.该系统利用单片微控制器对硼氢化钠制氢系统中的温度、流量、压力等多参数进行集成控制,实现反应系统安全可靠、自动化的要求,可以直接为燃料电池提供流量和压力可调的氢源.     

硼氢化钠催化水解供氢的研究

硼氢化钠(NaBH4)催化水解供氢是一种安全,储氢率高,环境友好的可行氢源技术。我们研究了供氢过程中,氢氧化钠浓度、硼氢化钠浓度以及反应温度对供氢速率的影响。并讨论了钴催化剂对水解反应的活化能和指前因子的影响。结果显示:在Na 和OH-共同作用下,随着氢氧化钠浓度的增加,供氢速度得到提高。而供氢速度随着硼氢化钠浓度增加先大幅提高,在0.52mol/L处经过一极值后又逐渐下降。随着温度的升高,供氢速度呈指数提高。与此同时得到在钴的催化作用下硼氢化钠水解反应的活化能56355J/mol,速率常数k0=3.86×1011,相对于自动水解,活化能得到降低,起到了很好的催化作用。     

硼氢化钠制氢的技术路线与发展前景

硼氢化钠(NaBH,)催化水解制氢技术安全可靠.能够即时制氢和即时供氢.可方便地为燃料电池等便携式装置提供氢能,故成为氢源研究的热点课题.考察了硼氢化钠制氢的发展历史,着重分析了三种硼氢化钠水解制氢技术路线和不同制氢催化剂的优势和需要解决的问题,并展望其应用前景.     

碱性硼氢化钠溶液析氢催化剂的研究

为了使碱性硼氢化钠溶液催化水解析氢,比较了用硝酸镍和硝酸钴与碱性硼氢化钠溶液反应制取的催化剂的催化效果,发现用硝酸钴制取的催化剂催化效果较好,通过XRF测定其主要成分为钴。并从聚四氟乙烯含量、硼氢化钠浓度、温度等方面研究了此催化剂的催化性能,发现使用此催化剂析氢速率和氢气产率均较高,有着良好的催化效果。     

PEMFC关键组件的研究进展

膜电极和双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的关键组件。研究和开发新型的关键组件,是PEMFC实现产业化的必要条件。介绍了PEMFC关键组件的最新进展,讨论了各种材料和结构对电池性能的影响。     

硼氢化钠制氢技术

介绍了NaBH4催化水解制氢机理,Pt-LiCoO2、NixB、Ru催化剂的应用与制氢反应装置,金属钠、金属氢化物及电解法制备NaBH4的工艺,分析了该技术的优势及需要解决的问题,并对其前景进行了展望.     

5kW氢空PEMFC的性能

构建了5kW氢空质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统,电堆工作温度范围为室温到80℃,工作压力为200kPa;研究了5 kW PEMFC的性能特点.结果表明:PEMFC性能随着气体压力和电堆温度的升高而提高.当氢气流量为46 L/min、空气流量为120 L/min时,电池性能最好.     

化学氢化物催化水解供氢技术

化学氢化物在储氢容量上具有其他材料无法比拟的优势(如NaBH4的储氢容量的质量分数为10.8%),且通过简单的水解反应即可放出氢气。以NaBH4为代表的化学氢化物催化水解制氢技术因其储氢量高、反应可控且条件温和成为研究热点。综述了化学氢化物催化水解制氢的研究进展,着重介绍了催化剂的研究进展。化学氢化物水解制氢可以用作燃料电池和其它备用电源的燃料氢源。     

偏硼酸钠对硼氢化钠水解制氢性能的影响

硼氢化钠是一种高比能的储氢材料,其水解理论产氢量达10.8%(质量分数),应用于质子交换膜燃料电池十分理想.着重考察了水解副产物偏硼酸钠溶解度、饱和析晶状态对硼氢化钠水解性能的影响.由于偏硼酸钠溶解度小,在较高浓度硼氢化钠溶液水解的后期会饱和沉淀析出,少量偏硼酸钠沉淀对硼氢化钠水解速度的影响并不大,热分析及X射线粉体衍射结果表明1 mol的NaBO2通常能结合2～4 mol的水,以Na2B2O4·8 H2O和NaBO2·2 H2O形式存在.受NaBO2结晶水的限制,硼氢化钠溶液的产氢量一般不超过7.3%.     

泡沫镍载钌催化剂硼氢化钠水解制氢性能研究

针对硼氢化钠粉末状制氢催化剂易流失、物料传输难、反应产物易覆盖、催化剂利用率低的问题,采用化学镀制备了泡沫镍负载的Ru催化剂,借助扫描电子显微镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、X射线光电子光谱法(XPS)等技术分析了泡沫镍载Ru催化剂使用前后的微观形貌结构与表面元素组分,研究了镀液浓度、镀液温度、硼氢化钠反应液温度对催化剂的催化制氢活性的影响,剖析了催化剂循环使用过程中活性衰减的原因。结果表明:泡沫镍载体的使用提高了Ru催化剂的催化活性,有效地改善了NaBH_4水解制氢体系中反应物和产物的物料传输,催化反应的活化能为40.8kJ/mol。循环使用20次后,催化剂的催化活性仍为初次活性的76.3%,显示了良好的催化稳定性。     

直接硼氢燃料电池

直接硼氢燃料电池(DBFC),是一种新型的高比能便携式电源。它越过了制氢步骤,直接以硼氢化钠碱溶液作为电池的负极燃料,其电池电势(1.64V)及理论比能量(9300Wh/kgNaBH4)均高于直接甲醇燃料电池。介绍了DBFC的基本工作原理,并结合其研究进展情况对DBFC中的关键性技术进行了探讨。     

催化剂载体对DBFC性能的影响

直接硼氢燃料电池(DBFC),是一种新型的高比能便携式电源,其电池电势(1.64 V)及理论比能量(9 300 Wh/kgNaBH4)均高于直接甲醇燃料电池.为了实现BH4-的8电子完全氧化,分别以Ketjen炭黑、Vxc-72R炭黑为载体,采用溶胶-凝胶法制备了纳米级的Au/C催化剂,并采用分层装配的方法组装了单电池,考察了催化剂载体及载体处理对电池性能的影响.结果表明,溶胶-凝胶法是制备纳米级高分散Au/C催化剂的有效方法,Ketjen炭黑载体明显优于Vxc-72 R炭黑,载体经酸处理后可大大提高电池的性能.     

功能型复合质子交换膜在燃料电池中的应用

针对当前燃料电池用复合质子交换膜的研究进展,重点介绍了适用于不同条件和环境下的增强型、高温型、阻醇型等各种功能型复合质子交换膜的研究现状,从制备工艺、物化性能、应用前景比较了各种复合膜的优缺点,提出了今后复合质子交换膜研究的方向。     

硼氢化钠在聚合物电解质膜燃料电池中的应用

间接硼氢化钠燃料电池(B-PEMFC)的氢源具有储氢效率高、长期存储稳定、制氢速率可控、水解产物环境友好及副产物偏硼酸钠(NaBO2)可回收利用等优点,但存在硼氢化钠(NaBH4)价格高、水解催化剂寿命短、NaBO2结晶析出和水热管理等问题;直接硼氢化钠燃料电池(DBFC)具有能量密度和开路电压较高、阳极催化剂价格低以及结构简单的优点,但存在BH4-在阳极水解和渗透的问题。