乙醇燃料电池的设备跟其研究探究.pdf

乙醇燃料电池的制备及性能研究 学校：辽宁科技大学 学院：材料与冶金学院 姓名：苏子 学号：120113201037 摘要:用静电纺丝法制备的碳纤维基PtPb催化剂薄膜作阳极催化剂，并通过热压制成 膜电极，组装平板型直接乙醇燃料电池，搭建测试系统并对电池性能进行测试。主要研 究了温度、乙醇浓度、溶液流量、进气流量等参数对DFEC的影响。测试结果表明，当 乙醇溶液浓度为1.0 mol/L,溶液进样速率为1. 0 mL/min,溶液温度为80摄氏度，氧气 进样流速为100 mL/min 时性能较优，单电池的最高功率密度达21mW/cm 。² 关键词:直接乙醇燃料电池(DEFC);碳纤维;PtPb催化剂;性能 直接醇类质子交换膜燃料电池操作简单，燃料易于存储和携带，有望成为氢氧 燃料电池可移动动力源的替代产品。目前，直接甲醇燃料电池(direct methanol fuel cell, DMFC)是燃料电池研究开发的热点，并且已取得了令人瞩目的成绩。但是，甲醇 具有相当高的毒性，刺激人视神经导致失明。为了使燃料电池能在手机、笔记本电脑以 及电动车等可移动电源领域得到广泛应用，人们研究其他醇类代替毒性较高的甲醇做为 燃料电池的燃料，其中，乙醇的优势比较明显。从结构上看，他是链醇中最简单的有机 小分子，从来源上讲，乙醇通过农作物发酵就可以大量生产，也可以从生物质中制得， 是环保的可再生能源。因此对直接乙醇燃料电池(directethanol fuel cell，DEFC)的 研究不仅有理论上的意义，而且具有广阔实际应用前景。 直接乙醇燃料电池(DEFC)结构简单，比能量高，燃料便于携带和储存，对环境友好， 实际应用前景十分广阔。乙醇来源广泛且是一种完全可再生能源，可以通过含糖原料发 酵大量生产，是一种很有吸引力的汽车代用燃料，在巴西等国家已经在加油站上供应乙 醇作为传统内燃机汽车的代用燃料。乙醇的理论比能量高(8.01kWh/kg=汽油的2/3)， 且价格低廉、安全、无毒。但是，由于乙醇的电化学氧化反应特别困难，中间产物多， 过程复杂，现在还处于机理研究和初步研究阶段，主要是乙醇氧化电催化剂的研制。 一.实验部分 1.催化剂的制备 活性炭VulcanXC-72(Cabot 比表面积250m²/g),HPtCl ·6HO，RuCl，SnCl ·2HO， 2 6 2 3 2 2 PdCl 等试剂均分析纯.化学镀方法制备炭载PtRu/C (Pt：Ru=0.5:0.5)、PtRuSn/C (Pt： 2 Ru：Sn=O.5：0.15：0.35)催化剂:将活性炭XC-72在含有SnCl ·2HO，PdCl ，NaSnO · 2 2 2 2 3 4H0和乙二醇的胶体把溶液中超声波振荡（活化敏化)10 min水洗去除残留的SnCl 和 2 2 PdCl 。然后将活化敏化后的活性炭转移到化学镀溶液中，镀液组成为HPtCl (1. 93 2 2 6 mmol/L和RuCl 上(3.63 mmol/L）或HPtCl 上(1.93 mmol/L)、RuCl (3.63 mmol/L) 3 2 6 3 和SnCL ·2HO(4.43mmol/L ），搅拌1h使活性炭和化学镀液混合均匀.滴入适量的NaCO 2 2