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《山东理工大学》 2007年
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直接二甲醚燃料电池研究

张骞  
【摘要】: 直接二甲醚燃料电池(DDFC)是一种以二甲醚为燃料的直接型导电聚合物燃料电池,它具有理论能量密度高、燃料无毒且来源广泛等特点。本文旨在通过电化学实验方法,研究二甲醚的电催化氧化机理,通过膜电极的优化和电池运行条件的考察提高电池性能。 自制了多孔微电极,并以之作为工作电极,采用循环伏安、溶出伏安、计时电流等电化学实验方法考察了二甲醚在Pt-Ru black和Pt black上的电催化氧化行为,此外,还考察了温度对二甲醚在两种催化剂上电催化氧化行为的影响。通过对实验结果的分析和讨论,提出了二甲醚在两种催化剂上的双途径电催化氧化机理。实验结果表明温度能明显提高两种催化剂的催化活性,Pt-Ru black对二甲醚的电催化氧化活性要高于Pt black。 针对二甲醚气体的特点,自行设计制造了直接二甲醚燃料电池测试系统。利用电化学交流阻抗法和电池性能曲线,考察了膜电极热压条件、阳极催化层Nafion含量以及密封支撑材料等对电池性能的影响,对比实验结果得出了最佳选择;在上述考察结果的基础上,分别采用涂膏法、刷涂法、喷涂法以及薄层转压法制备了膜电极。利用SEM观察了催化层表面微观形貌,发现薄层转压法制得的催化层多孔结构最为均匀,对比四种膜电极性能,发现薄层转压法最佳;利用自制电池测试系统考察了膜电极甲醇活化法、阳极进料方式、阳极催化剂载量、阴极氧压力、工作温度对DDFC性能的影响,结果表明甲醇活化法能在较短的时间内将膜电极性能提高到最佳,液相进料好于气相进料,电池性能随催化剂载量、氧气压力以及温度的升高而不断提高。
【学位授予单位】:山东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TM911.4

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