低催化剂载量直接甲醇燃料电池性能实验研究

利用自行设计的直接甲醇燃料电池实验系统研究了电池温度、阴极侧压力、甲醇溶液浓度和流量、氧气流量对低催化剂载量（阳极Pt-Ru载量为0．4mg／cm^2；阴极Pt载量为0．4mg／cm^2）直接甲醇燃料电池性能的影响。重点分析了运行参数对电池内部传质的影响。实验结果表明提高甲醇溶液浓度和流量不仅会强化甲醇向阳极催化剂层的传递，也会加剧甲醇窜流。另外，还研究了电流变化时电池电压的动态响应，结果表明甲醇窜流对电池动态响应起关键作用。     

液相进样直接甲醇燃料电池性能初探

报道了用质子交换膜液相进样直接甲醇燃料电池（ＤＭＦＣ）的样电池操作性能。利用自制的Ｐｔ－Ｒｕ／Ｃ催化剂,采用特殊工艺制备了膜电极,组装了单电池系统。考究了扩散层中聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）含量、甲醇水溶液浓度、氧气压力、操作温度等操作条件对单电池性能的影响。     

直接甲醇燃料电池及相关研究介绍

本文简要介绍了燃料电池的特点与分类,并说明了直接甲醇燃料电池的工作原理、研究现状与应用前景,及其主要技术难题,膜电极的制备与优化和阻醇性新型聚合特膜的研究方向与发展趋势。     

微型直接甲醇燃料电池研究进展

简单介绍了燃料电池的基本原理,并分析了燃料电池小型化的必要性;对目前微型直接甲醇燃料电池的最新研究动态进行了介绍.结合当今国内外最新的研究成果重点讨论了微型甲醇燃料电池的催化剂、质子交换膜、膜电极组件等若干关键技术所取得的进展.最后给出了微型直接甲醇燃料电池普及需待解决的几个问题以及对微型直接甲醇燃料电池的展望.     

直接碳燃料电池性能研究

直接碳燃料电池(DCFC)勿需碳和氧气气化、重整,而直接通过电化学反应产生电能,效率可达80%,燃料的理论利用率可达100%,是一种高效、清洁的燃料电池.文章所介绍的组装DCFC单体电池,以石墨作阳极,不锈钢作阴极,加湿氧气作氧化剂,采用熔融氢氧化物作电解质,并掺入一定量的催化剂,该电池工作温度为500～700℃.对不同工作温度、不同电解质和不同氧气流量下DCFC的输出性能进行了试验研究.结果表明:随着工作温度的升高,电池输出性能有很大提高;KOH比NaOH的导电性好,电池运行更稳定,更有利于电池的输出;氧气流量为70mL/min,温度为650℃时,该电池的输出性能最佳,最大电流密度、功率密度分别为118mA/cm2和0.054 W/cm2,开路电压达到0.76 V.     

直接甲醇燃料电池的研究进展及关键问题

论述了直接甲醇燃料电池的工作原理和各研究机构目前取得的最新进展，对其发电过程中存在的电催化剂、甲醇渗透等关键技术问题进行了分析，接着探讨了DMFC数学模型的建立和控制方案的实现问题。指出直接甲醇燃料电池在小型移动电源方面有着广泛的应用前景。     

直接液体甲醇燃料电池的数学模型

描述了一个用于模拟直接甲醇燃料电池特性的垂直于流道的二维数学模型。模型同时考虑了电化学动力学、水动力学和多组分传递。计算了电地内反应物浓度的分布、电流密度分布、甲醇窜流以及电压—电流特性曲线等。结果表明：集流板前的催化层内反应物浓度非常低；流道边缘附近电流密度比平均电流密度大许多倍。图5表l参9     

直接液体甲醇燃料电池流场组织行为研究(Ⅰ) 传统对称流道电池的模型建立

建立了直接甲醇燃料电池垂直流道方向电池单元的二维稳态数学模型,考虑了电化学动力学、多组分传递和甲醇渗透影响.计算了流道布置密度、扩散层、催化层和质子交换膜等组件尺度对电池内物料传质特性、化学反应组织和电池输出性能的影响.研究发现,增加流道布置密度、增加催化层厚度能有效提高电极反应均匀性和电池性能.其中催化层和质子膜的厚度影响最为显著,在该文研究范围内分别可提高电池的平均电流密度131.0%和17.8%.而扩散层和质子交换膜厚度都存在一个最佳值,需要与以上流场板设计尺寸和膜电极尺寸匹配.     

直接甲醇燃料电池中聚苯胺载Pt电极的制备与性能测定

利用循环伏安方法电聚合导电高分子聚苯胺,应用到直接甲醇燃料电池(DMFC)中制备聚苯胺载Pt电极。电极的制备分两个步骤,首先电聚合载体聚苯胺,然后沉积催化剂Pt。聚苯胺载Pt电极的制备,提高了Pt的分散度,增加了Pt在电催化体系中的利用率。聚苯胺载铂电极(Pt/PANI/C)与直接碳载铂电极(Pt/C)通过比较甲醇的电催化氧化活性可知,Pt/PANI/C电极催化氧化甲醇的最大电流为50.7mA.cm-2,为Pt/C电极最大氧化电流7.6mA.cm-2的6.7倍。扫描电镜表征Pt/PANI/C电极上的铂颗粒大小为0.4μm左右。     

直接甲醇燃料电池功率可提高50％

麻省理工（MIT）的科学家最近开发出一种新技术，利用该项技术可以将直接甲醇燃料电池（DMFC）的输出功率提高50％甚至更多。     

直接碳燃料电池(DCFC)实验研究

直接碳燃料电池是一种高效、清洁的燃料电池技术,其原理是碳和氧气勿需气化和重整而直接通过电化学反应产生电能,效率可达80%,燃料利用率约达100%。自行组装了DCFC单体电池,工作温度为500～700℃;该电池采用熔融氢氧化物作电解质,并掺入一定量的催化剂;石墨作阳极,不锈钢作阴极,加湿氧气作氧化剂。对不同的电解质、不同的氧气流量下DCFC的输出性能进行了试验研究。结果表明,KOH比NaOH的导电性好,电池运行更稳定,更有利于电池的输出;氧气流量为70mL/min时,该电池的输出性能最佳,最大电流密度、功率密度分别为105mA/cm2和0.041W/cm2,开路电压达到0.74V。电流密度为45mA/cm2时,输出电压0.65V,可连续稳定运行20h。提出了热解-直接碳燃料电池联合系统,并以C10H22为例,分析了联合系统发电效率高达76.5%,表明该系统在未来集中式电厂中有很好的应用前景。     

应用模糊辨识方法对DMFC电堆的温度特性建模

从甲醇燃料电池（DMFC）电堆实际应用的角度出发,利用模糊技术对DMFC电堆非线性系统进行模型辨识和预测。以阴阳极燃料的流速为的输入量,电堆的工作温度为输出量,利用1000组实验数据作为样本,建立了不同燃料流速下电堆工作温度的动态响应模型。仿真结果证明采用模糊辨识建模的方法是有效的,建立的模型精度较高,从而为设计DMFC电堆实时控制系统奠定了基础。     

直接碳燃料电池活性炭制备的实验研究

以KOH为活化剂,采用化学活化法对橡木锯屑制取活性炭进行了实验研究。考察了活化温度、碱炭比和活化时间对活性炭比表面积的影响,得到了制取活性炭的最优工况,随后对此工况下的活性炭先后使用HNO3浸渍和乙酸镍Ni负载。结果表明,最优工况下制备的活性炭比表面积为1967m2/g。HNO3浸渍可以增加活性炭表面含氧官能团的种类和含量,也能较大程度地降低活性炭的灰分,乙酸镍Ni负载后,活性炭体积电阻率降低了很多。     

甲醇燃料——最具竞争力的可替代能源

从能源安全和环境问题的角度，指出用清洁燃料替代石油势在必行；分析了各种石油替代能源，指出煤制甲醇是最具竞争力的可替代能源；进一步分析了甲醇燃料的动力性能、毒性和对环境的影响，并分别比较了煤变油与煤制甲醇清洁燃料，甲醇燃料与石油燃料；最后得出的结论是：世界各国都将推行煤制甲醇燃料的技术路线，用于解决石油替代能源的问题。     

甲醇/柴油双燃料发动机的性能

在一台柴油机基础上，采用气道口电控喷射甲醇，缸内柴油引燃甲醇的方式，开发了电控甲醇／柴油双燃料样机，并通过发动机台架实验，研究了柴油／甲醇双燃料燃烧模式在燃烧特性、燃油经济性及排放性能方面的特点．与原发动机相比，双燃料模式的最高爆发压力下降，压力升高率上升，排烟和NOx大幅度下降，但THC和CO排放均升高．该方法能使甲醇喷射量得到精确控制以便燃烧达到最佳状态，是甲醇／柴油双燃料发动机可行的技术方案．     

关于直接碳燃料电池燃料碳的探讨

直接碳燃料电池（Direct Carbon Fuel Cell,DCFC）采用碳作为阳极燃料,热效率远高于氢燃料电池,产物二氧化碳无需提纯就可工业应用或隔离存放,具有转化效率高、清洁、燃料适应性广的特点。文中对直接碳燃料电池的燃料碳进行了探讨,系统地分析了碳的结晶紊乱程度、表面含氧官能团、导电性、灰分、硫分、颗粒尺寸、比表面积以及孔结构对电池性能的影响。     

甲醇预混合气F-T柴油引燃模式下发动机燃烧特性研究

为了提高甲醇在能量转化效率方面的优势,在一台CY25TQ型柴油机上,利用F-T柴油和煤基甲醇研究了甲醇占能比、F-T柴油喷油时刻对甲醇预混合气F-T柴油引燃燃烧方式下发动机燃烧特性的影响。试验结果表明:甲醇占能比增加,此燃烧方式滞燃期、持续期波动较大。在平均有效压力为0.45MPa下,缸内最大压力、瞬时放热率峰值、最大压力升率明显降低,最大降幅分别为26.40%、59.25%和58.00%。高负荷时,不同甲醇占能比下F-T柴油喷射时刻调整,能促进压升率进一步降低。与原柴油机扩散燃烧方式相比,虽然采用引燃喷射的双燃料发动机在中低负荷时的有效热效率有所降低,但是随着负荷增加,高负荷下的热效率比原柴油机高,最大提高了17.14%。     

液态甲醇在燃料与化工产业的推广应用

介绍了甲醇的物化特性和甲醇用作替代汽、柴油燃料的优点（清洁环保、经济性好、动力性好、辛烷值高、安全性好、原料来源丰富）。比较了甲醇与汽、柴油的毒性和安全性,以及用作车用燃料时,甲醇与汽、柴油车的常规排放物和非常规排放物。指出甲醇是比汽油和柴油更清洁的车用燃料。分析了甲醇作为化工原料可生产二甲醚、乙烯、甲醛和各种衍生物。最后推荐了煤炭和煤层气制液态甲醇的综合利用技术路线。