甲醇阳极催化剂制备及其单电池性能研究

以单壁碳钠米管(SWCNTs)为载体,采用液相化学还原法制备了PtRu/SWCNTs(20%Pt和10%Ru,质量分数)甲醇阳极催化剂.研究了反应温度对PtRu/SWCNTs催化剂结构的影响,并与商品催化剂PtRu/C(JM)进行了比较.分别用空气和氧气作阴极氧化剂,考察了PtRu/SWCNTs催化剂用量、Nafion含量和聚四氟乙烯(PTFE)含量对单电池性能的影响.结果表明,反应温度为60℃时,PtRu/SWCNTs催化剂具有较小的粒径和较大的比表面积.PtRu/SWCNTs用量和Nafion与PTFE含量分别为0.6 mg/cm2 Pt、7%和5%时,单电池具有最佳性能.在相同实验条件下,氧气作阴极氧化剂时单电池的电流密度约为空气的4.5倍.     

高活性的PtRu/C抗CO催化剂

采用共沉积还原法制备了高分散度的催化剂PtRu/C。对此催化剂进行的XRD晶相分析表明 ,PtRu/C中的双金属形成了合金 ,并具有较高的分散度。通过EMFC中单电池的伏安曲线和循环伏安法考察了自制PtRu/C催化剂的活性 ,并与Pt/C和Johnson Matthey公司的PtRu/C进行了比较。由循环伏安中氢的氧化脱附峰的面积和电池纯氢燃料的性能 ,得到催化剂对H2 的活性顺序是 :Pt/C >自制的PtRu/C >Johnson MattheyPtRu/C ,而对H2 / (5× 10 -5)CO燃料的活性顺序是 :自制的PtRu/C >Johnson MattheyPtRu/C >Pt/C。通过对循环伏安中CO氧化过程的研究认为 ,CO的氧化通过双功能机理 (Bifunctionalmechanism)进行 ,Ru的加入提高了催化剂对H2 O的活性 ,使PtRu表面容易形成吸附态的含氧物种 (OH ) ads,从而降低了催化剂氧化CO的电势。     

质子交换膜燃料电池新型抗CO阳极结构

质子交换膜燃料电池(PEMFC)广泛采用重整气为燃料,其存在的主要问题是重整气中含有一定浓度的CO(5×10-5～10-2),CO在Pt表面具有强烈的吸附作用,使电催化剂"中毒".通过对提高质子交换膜燃料电池抗CO问题进行研究,在阳极扩散层流场侧担载催化剂(Pt、PtRu)的方法对电极进行修饰,在注入较少量氧化剂(体积百分比为2%的空气)的条件下使电池抗CO性能显著增强,且可以避免电极局部温度过高及可能带来的安全性问题.     

CO对PEMFC性能影响研究

天然气、甲醇等碳氢化合物重整制氢作为燃料正在应用到质子交换膜燃料电池领域。为系统地研究重整气中CO对质子交换膜燃料电池性能的影响,采用热压法自制膜电极,研究了CO浓度、催化剂种类、操作温度、增湿操作等因素对质子交换膜燃料电池性能的影响。实验结果表明:20×10~(-6) CO浓度即能使电池性能显著下降60%~70%;Pt Ru/C催化剂对抗CO中毒的能力较Pt/C催化剂有明显提升,在100×10~(-6) CO浓度下能使性能提高70%;提高工作温度能有效地改善阳极CO中毒状况,在50×10~(-6) CO浓度并加湿的条件下,当操作温度从80℃提高到120℃时电池性能可增加一倍。同时增湿操作有利于改进电池在低浓度CO下的发电性能。     

热处理对Pt/C和PtRu/C催化剂活性的影响

对商业Pt/C和PtRu/C催化剂进行真空加热处理,研究热处理对催化剂微观结构变化及甲醇氧化的影响.X射线衍射光谱法(XRO)和热重(TG)研究结果表明:低温(210℃以下)真空加热处理对Pt/C和PtRu/C催化剂活性金属组分的晶体结构和催化剂表面处于活性位置(Pt-C结合位置)的碳原子数没有较大影响.电化学测试结果表明:热处理后的商业Pt/C和PtRu/C催化剂对甲醇氧化活性均高于初始催化剂,而且180℃加热处理的Pt/C和PtRu/C催化剂对甲醇催化氧化性能最好,其电化学稳定性在热处理前后基本保持不变.     

低温燃料电池电催化剂的研究近况

质子交换膜燃料电池(PEMFC)和直接甲醇燃料电池(DMFC)是两种最先进的低温燃料电池,介绍了它们的阳极和阴极电催化剂近年的进展。包括PEMFC中用纯H2作燃料时,阴极催化剂的Pt-Cr;用重整产品作燃料时,阳极能耐CO毒化的催化剂Pt-Ru和Pt-Ru/WOχ。DMFC中,阳极促进甲醇电氧化的PtRu、PtRuOs、PtRuNi和四氨络铂与喹啉基双胺络钴的混合物,阴极的碳载Pt和Co/Fe-卟啉。涉及到双功能机理,中间体机理,甲醇在PtRu阳极内的电氧化过程和Co/Fe-卟啉纳米结构对O2还原的边上电催化机理。用Ni作阳极电催化剂的直接2-丙醇燃料电池有希望作为汽车应用的新能源。     

重整气为燃料的质子交换膜燃料电池性能研究

质子交换膜燃料电池以其高效、无污染的特性 ,成为新型的清洁发电方式。常规质子交换膜燃料电池采用纯氢为燃料 ,限制了其应用范围 ,研究以重整气为燃料气的质子交换膜燃料电池对其商业化具有重要意义。本文就重整气中的各组分对燃料电池的性能影响作了系统的实验研究。实验结果表明 :CO的毒化作用、氮气的稀释作用、CO2 的稀释作用及其与CO的反应平衡对电池性能有较大影响 ;重整气为燃料气时 ,宜采用PtRu系列电催化剂     

直接甲醇燃料电池性能研究

研究了聚合物电解质膜直接甲醇燃料电池性能。 2 0 %Pt -10 %Ru/C和 2 0 %Pt/C分别作为甲醇氧化和氧还原催化剂。通过改变甲醇阳极催化层中Nafion与PTFE的含量研究了电池的电流 -电压特性。结果表明 ,催化层中Nafion含量的影响对电池性能至关重要 ,而PTFE的影响则较小。研究得出催化层中Nafion的最佳含量为 7%。通过在电极表面刷一层Nafion溶液 ,明显提高了电池性能。在低Pt载量条件下 ,即阳极Pt含量 0 .6mg/cm2 ,阴极Pt含量 1.1mg/cm2 ,阴极空气近大气压条件下 ,t =60℃ ,甲醇浓度 1mol/L时 ,单电池开路电压为 0 .6V左右 ,0 .4V时电流密度为 3 0mA/cm2 ,0 .2V时电流密度为 10 6mA/cm2 。甲醇阳极催化层表面的扫描电镜 (SEM )观察表明催化层中Nafion含量不同 ,电极结构不同。     

DMFC阳极催化剂PtRu/C的制备及表征

采用化学还原法制备了PtRu/C催化剂,XRD的表征分析结果表明:Pt粒子呈面心立方结构,催化剂平均粒径为4nm。并使用循环伏安法研究了PtRu/C催化剂(担载量0.056mg/cm2,PtRu的质量分数为20%,Pt/Ru原子比为1∶1)的电氧化性能。研究结果显示制备的催化剂对甲醇有高的电催化氧化性能:起始电位为0.2V(vs.SCE),其峰值电流密度为23.52mA/cm2,比质量活性为419mA/mg。研究还发现利用本方法制备的PtRu/C催化剂对于甲醇有较强的抗CO中毒能力和较高的电催化活性。     

直接甲醇燃料电池无担载阳极制备新方法

提出了一种新的直接甲醇燃料电池(DMFC)无担载阳极制备方法,其特征是先用催化剂前体与聚合物电解质的溶液涂制电极,再将成形的电极中的催化剂前体还原成金属。实验结果表明,新方法所制无担载PtRu电极中Nafion的最佳含量为10%,催化剂的粒度为3～4nm;电极甲醇氧化性能优秀,在90℃、催化剂载量3.7mg/cm2Pt 2mg/cm2Ru、极化电势为0.35V的条件下可获得360mA/cm2的阳极性能。将采用新方法制得的无担载PtRu电极组装成DMFC单电池,在90℃,阴极O2压强为2.02×105Pa的条件下,电池可获得207mW/cm2的输出功率。     

Pt与PtRu催化剂上甲醇氧化反应的红外光谱

采用热分解方法,利用氯铂酸和三氯化钌为原材料在特定条件下制作了直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极PtRu催化剂,这种催化剂被制作成薄膜型均匀附着在特制的圆形钛金属反射电极上,为PtRu/Ti电极.为了与该新型电极作比较性研究,同样采用了热分解方法利用氯铂酸为原材料使用同样的制作条件制作了Pt催化剂,这种催化剂也被制作成薄膜型均匀附着在特制的圆形钛金属反射电极上,为Pt/Ti电极.利用在线傅里叶变换红外(FTIR)光谱对Pt和PtRu催化剂上甲醇氧化的反应机理作了研究.结果表明该PtRu催化剂对甲醇氧化生成CO2起着显著的促进作用,并随反应温度的升高而加速.     

燃煤电厂湿式电除尘器减排及能效特性研究

在工况及负荷稳定的情况下,对122台燃煤电厂配套湿式电除尘器(金属板式35台、导电玻璃钢87台)开展多污染物的减排特性和能耗测试分析,结果表明,湿式电除尘器对各类污染物均具有较高的脱除效率,绝大部分湿式电除尘器出口颗粒物、PM2.5、雾滴和SO3可分别控制在5、2.5、25和10 mg/m3以下,出口PM2.5/PM占...     

Electrical surface resistance, hydrophobicity and diffusionphenomena in PVC

Polymeric materials are used increasingly in both outdoor and indoor insulation and it has become imperative to find a convenient and a practical method to evaluate the performance of the insulation in situ. The hydrophobicity of a polluted surface particularly in the presence of moisture, determines the level of the leakage current which may result in a flashover and an outage of the power system. However, it is difficult to measure the hydrophobicity of insulators in the field, and therefore the measurement of the electrical surface resistance in situ has been suggested as an alternative method that might give information on the surface state. In the present study, polyvinylchloride (PVC) was used to study the characteristics of the surface resistance, the change of the hydrophobicity and the relationship between both of them in the presence of salt-fog. The dependence of the surface resistance on factors such as the duration of the wetting in salt-fog, the recovery during drying time, the length of the specimens, the level of the applied dc stress used to measure the resistance and the ac stress is reported. The surface free energy per unit area of PVC, during exposure to salt-fog, was calculated using the harmonic-mean method and was found to be consistent with the changes in both the surface resistance and the hydrophobicity of the surface. The surface tension γ_s, increased from 43.1×10^-3 J/m² for the virgin specimen to 76.8×10^-3 J/m² after complete wetting in un-energized salt-fog. The diffusion coefficients of a saline solution having a conductivity of 1 mS/cm into the pvc were found to increase from 2.8×10^-15 m²/s at 74°C to 1.6×10^-14 m² /s at 98°C     

Stratified gas-liquid two-phase electrohydrodynamics in horizontalpipe flow

Stratified gas-liquid two-phase electrohydrodynamics in pipe flow has been studied experimentally and numerically. Experimental studies were conducted using 1.27 and 1.9×10^-2 m-inner diameter horizontal tubes with air-water two-phase flow for the range of gas surface velocity of 10±²-10 m/s, liquid surface velocity of 10^-2-2×10^-1 m/s, and applied voltage of 0-20 kV. Experimental results are analysed by an area-averaged two-fluid one-dimensional model. The results show that the effect of the applied electric field is significantly influenced by the flow regime transition boundaries between stratified smooth-to-wavy and stratified wavy-to-intermittent flow. However, the time-averaged void fraction was not observed to be significantly influenced by applied electric fields     

Pressure estimation in vacuum circuit breakers

The pressure of vacuum switching elements after production is checked normally by Penning or magnetron methods (combined electrical and magnetic field). Vacuum in the range of 10^-1 to 10^-4 Pa can be measured in this way. After assembly into circuit breakers however, these methods are not applicable. HF interruption performance during the make operation was proposed earlier as a possible alternative. Further investigations show that differences in the number of HF prestrike current loops can be found in the pressure range of 10 ^-1 to 10⁵ Pa. Current chopping of dc arcs between 5 and 30 A during the opening operation may be another option for determination of the pressure range by measuring the lifetime of the arc, but the resolution in the vacuum range <10^-1 Pa is too poor     

燃煤烟气组分对喷射稻壳活性炭脱汞的影响

在0.3 MW循环流化床燃煤中试试验装置上，以卤化铵盐改性稻壳活性炭为汞吸附剂，进行了燃煤烟气喷射脱汞试验研究，考察了烟气温度、SO₂浓度、NO浓度等对脱汞效率的影响。采用ASTM标准D 6784—02（安大略法）对烟气中汞浓度进行测定。试验结果表明，随着烟气温度的升高，汞脱除效率和元素汞的转化效率均随之增加；烟气中NO可促进汞的脱除，而SO₂则抑制汞的脱除；在SCR脱硝装置入口温度为351~370℃，活性炭喷射烟气温度为191~210℃，SO₂体积分数为（293~602）×10^-6，NO体积分数为（588~893）×10^-6，活性炭喷射量为0.5 kg/h，反应空速为4 000 h^-1，烟气流量为400~500 m³/h工况下，卤化铵盐改性稻壳活性炭燃煤烟气喷射脱汞效率可达90%左右。     

应用氦离子化气相色谱法测定变压器油中溶解气体

特高压变压器具有体积大、油量多的特点,造成与故障相关的特征气体浓度非常小,若测试方法的检测限较大,则可能导致设备的状态检测不到位。为此提出了一种新型氦离子化气相色谱法,该方法利用氦离子化检测器,辅以十通阀中心切割及反吹技术,可实现对变压器油中溶解气体7种组分（H₂、CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂、CO、CO₂）的分离和测定,一次进样分析时间约7 min,各组分的检出限均达到10^-9量级,特别对于特征气体C₂H₂和H₂分别可达5×10^-9和11×10^-9;该方法的重复性约为1%,各组分的线性相关度R²均超过0.99。与传统气相色谱法比较,新型氦离子化气相色谱法操作简便,检测器的出峰信号值大大增强,检出限分别提高了5~80倍,且无需氢气做辅助气,减少了安全隐患。采用氦离子化气相色谱法测定变压器油中溶解气体,对于及时发现特高压变压器内部存在的潜伏性故障有重要意义。     

富氧燃烧模拟烟气一体化压缩脱硫脱硝试验研究

富氧燃烧是能够大规模商业化捕集CO₂的主流技术之一,为进一步探讨富氧燃烧压缩过程捕集CO₂性能、并同时一体化脱硫脱硝技术的能力,在搭建的50 kg/h规模的试验平台上,通过调整不同的参数,采用液体CO₂洗涤混合气体技术,表明压缩过程可同时脱除NO_x和SO_x等污染物,通过试验进一步研究液气比对NO_x和SO_x脱除的影响。结果表明,整体脱硫率、脱硝率可达98%以上,尾气中SO₂体积分数低于50×10^-6,NO_x体积分数小于30×10^-6,富氧燃烧系统中压缩纯化过程具备实现一体化脱硫脱硝的潜力。