直接醇類燃料電池促進(jìn)傳質(zhì)體系的研究.pdf

1、中山大學(xué)博士學(xué)位論文直接醇類燃料電池促進(jìn)傳質(zhì)體系的研究姓名：謝方艷申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：凝聚態(tài)物理指導(dǎo)教師：沈培康20050425中山大學(xué)博士學(xué)位論文：直接酵類燃料電池促進(jìn)傳質(zhì)體系的研究和傳統(tǒng)電極的雙電層電容(Cd)可知，立體電極反應(yīng)的真實面積比傳統(tǒng)電極大一倍，進(jìn)而從電化學(xué)本質(zhì)上說明立體電極之所以具有高的電化學(xué)活性是因為其電極反應(yīng)真實面積大。以大小顆?；祀s的碳微球為立體結(jié)構(gòu)構(gòu)筑單元構(gòu)筑的立體電極也有相似的電化學(xué)表現(xiàn)。以大小顆粒并存的微

2、球(IS、MCMB等)作為立體結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑單元時，所得立體電極上液體醇氧化具有較好的性能，這是由于在立體電極的催化劑層中有大小孔洞或通道的共存，從而提供了壓力差，在電極中存在的壓力差使液體反應(yīng)物較容易地擴(kuò)散到催化劑層，大大降低了液封效應(yīng)，增加了電化學(xué)反應(yīng)的三相界面，即增大了電極反應(yīng)的真實面積，使電極的性S＆礙到提高。在以上工作的基礎(chǔ)上進(jìn)一步將催化層中立體結(jié)構(gòu)的概念引入到擴(kuò)散層中，對直接甲醇燃料電池陽極側(cè)的擴(kuò)散層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改善，使用大小顆粒

3、同時共存的碳微球替代VulcanXC72碳粉與Nation溶液混合，制得大孔親水型的擴(kuò)散層。碳微球作為陽極擴(kuò)散層，其膜電極的電化學(xué)性能好，陽極阻抗圖的半徑小，說明反應(yīng)物和產(chǎn)物在其中的傳質(zhì)阻力小。在由碳微球和Nation組成的擴(kuò)散層中，存在著大量的孔結(jié)構(gòu)，使大量的甲醇滲入到催化層，發(fā)生反應(yīng)，從麗大大提高了MEA性能。本文最后用全電池表征的方法驗證各種立體電極上醇類的氧化性能。陽極催化劑分別為PtRu／Ppy／PS、PtRu／MCMB和Pt

4、Ru／C，陰極催化劑同為Etck40％Pt／C，Nationll7膜分別組成的膜電極，進(jìn)行甲醇、乙醇、2丙醇分別作燃料的直接液體醇類燃料電池的性能測試。結(jié)果表明，不論是甲醇、乙醇作燃料還是2丙醇為燃料，陽極催化劑為PtRu／Ppy／PS的MEA性能最好，陽極催化劑為PtRu／MCMB的MEA性能其次，而傳統(tǒng)PtRu／C作為陽極催化層時，性能最差，這主要是由于陽極催化層結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致，陽極催化劑為PtRu／Ppy／PS和PtRu／MCMB時