甲醇燃料电池催化材料之制备

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1、甲醇燃料电池催化材料之制备第1章绪论1.1引言社会的发展，离不幵能源，随着化石能源的不断消耗，其储量正在不断减少，终有一天化石燃料会消耗殆尽，而形成这些能源需要上万年甚至上百万年的时间；同时，由于这些燃料的大量使用，排放出大量温室气体，造成地球温度逐年升高，有专家指出，百年后大气中C02含量将是工业革命前大气含量的1.96倍。温室气体含量过高会引起严重后果，即南极北极的冰川会发生溶解，从而造成海平面上升，一些岛国、海拔较低的地区将面临严峻的生存危机，另外，现在使用这些化石燃料的内燃机能源利用效率低，也是导致能源紧张的一个重要因素。燃料电池是一种通过电化学

2、反应使燃料与氧气分别在阴阳两极发生氧化和还原反应，直接将化学能转化为电能的发电装置；尽管燃料电池用到钴金催化剂、高纯氢(或者醇类)、高纯氧，使得其造价昂贵，限制了其大范围商业化应用，但如果地球煤、石油资源枯竭，燃料电池仍然是一个可以选用的能量。燃料电池不仅具有安装方便、操作简单、清洁无污染、噪声低等优点，同时还可以根据不同需求来调节其功率大小，采用燃料电池作动力系统的汽车可以有效地避免-氧化碳、氮氧化物等污染物的排放，由于具有上述特性，燃料电池无论在军事还是民用领域均具有广泛用，航天器、潜水艇、、笔记本电脑以及移动式电站等设施均可使用。1959年艾丽斯-

3、查尔莫斯公司开发出第一辆使用碱性燃料电池的拖拉机；1962、1965年质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池分别应用在双子星座飞船和阿波罗飞船上；1967年第一辆碱性燃料电池汽车被通用汽车公司开发问世；1979年美国首次测试成功憐酸燃料电池电）、1988年德国成功研制出碱性燃料电池潜艇；1996年美国2MoltenCarbonateFuelCell,MCFC),固体氧化物燃料电池(SolidOxideFuelCell，SOFC)，质子交换膜燃料电池(ProtonExchangeMembraneFuelCell，PEMFC)；直接甲醇燃料电池(directmet

4、hanolfuelcell,DMFC)本质上属于PEMFC的一种，都是用的质子交换膜作电解质，+RJ的是DMFC以液态甲醇为燃料而PEMFC以气态每为燃料，但由于近年来DMFC发展迅速，现d作为一种单独的燃料电池种类来研究。虽然碱性燃料电池具有成本低、工作电压高的特点，但也存在一个致命缺陷，即C02很容易与碱性电解质反应，生成沉淀等堵塞电极孔道，因此必须严格控制燃料气中C02含量，所以直接使用重整气体、空气为燃料和氧化剂，因此人们开始研发不与C02:的酸性燃料电池，憐酸因其具有稳定性好，腐烛性低、氧化性小、无挥发性等特点而被人们用作酸性燃料电池电解质。P

5、AFC电解液-般采用100%憐酸，常温下为固体，这有利于电极的制备以及电堆的组装，磷酸在水溶液中容易电离出氢离子，当H2从阳极通入时，先氧化成氢离子并传输到阴极，02在阴极还原，与氢离子结合并接受从阳极传来的电子，生成水排出。第2章实验部分2.1实验中所用试剂及仪器GO与苯般、甲醛、F127是最终构成构成复合碳材料的主体，因此，原材料的配比必然会对最终制得MCGC产生重要影响。称取0.1gGO溶于50ml蒸馆水中，超声剥离120min,再在4000r/min离心机上离心15min，除去少量不溶颗粒。在另一烧杯中称取一定量的苯酸、F127，再加入15m]蒸

6、循水与5ml乙醇混合液，磁力搅拌至溶液澄清透明，将上述混合液再转入GO溶液中，移取适量浓盐酸调节溶液pH为1左右，磁力撹拌40min使之混合均勾，慢慢滴加一定量的37l聚四氟乙稀内套，放入水热反应签，设置反应温度为120°C,反应时间40h,反应结束后自然冷却至室温。反应产物为一黑色柱状固体，用少量水冲洗表面残渔，将固体进行冷冻干燥处理。将冷冻干燥的固体后转入电阻炉中，在氮气的保护下程序升温进行碳化。程序升温步骤如下：室温升温到290°C，3°C/min；290°C升温到350。C1°C/min：350。C保温1h

7、;350°C升温到410。C1°C/min;410°C升温到800°C，3°C/min；800T保温1h,最后在氮气保护下冷却，研磨即得到目标产物MCGC。表面活性剂F127作为模板剂在MCGC制备过程中起到造孔的作用，其含量的多少对孔道的疏密程度，孔道结构均有重要影响。称取0.1gGO溶于50ml蒸馆水中，超声剥离120min,再在4000r/min离心机上离心15min，除去少量不溶颗粒。在另一烧杯中称取0.2g苯酷一定量F127，再加入15ml蒸循水与5m乙醇混合液，磁力搅拌至溶液澄清透明，将上述混合液再转入

8、GO溶液中，移取适量浓盐酸调节溶液pH为1左右，磁力搅拌40min使之混合均匀，