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时间:2019-02-06
《质子交换膜燃料电池催化剂的制备及其应用初探》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要摘要为了降低质子交换膜燃料电池催化剂的价耪、增强健化刿对甲醇的催化活性、提赢质子交换膜燃料暾池的电性能,本文对催化剂的制备工艺、直接甲醇燃料电池朝以氯气为燃料的威子交换膜电池单电池的设计、膜电极制备工艺,燃料及氧化性气体进料参数等进行了深入探索和研究。本文中我们采用浸渍还原法,以H2PtCI,、Na2W04和SnCl4为原材料制备了Pt.W-Sn/C三元阳极催化荆。并利用XRD、SEM、循环伏安扫描等测试手段对Pt。W-Sn/C催化剂进行了表征,且对单电池膜电极的结构与性能进行了研究,考察了单
2、电池工作条件对电池性能的影响。循环伏安测试浸溃还原法制备的Pt.W-Sn/C催化剂,其实验结果寝明:当制备温度为80℃,以KBHa为还原荆通过浸渍还原法制备的Pt.W.SrdC催化剂的性能较好,氧化甲醇的峰电位为0.634V,氯化电流密度为17.34mA/cm2;而et/C催化剂氧化甲醇的峰电位为0.932V,氧化电流密度为7.464mA/cm2,说明自制备的Pt.W-Sn/C催化剂氯化甲醇的催化活’陛比Pt/C催化剂好得多。我们研究了膜电极的制备工艺条件,室温下测试DMFC单电泡的电性能,研究结
3、聚表明:在膜电极扩散层中,采用浓度为20%的PTFE乳液对碳纸迸行憎水处理效粜最好,扩散层碳黑中PTFE的最佳含量为4%;催化层中Nafior]疑僚甭麓为0.4mg/cm2;分剩采用Pt—Ru/C和Pt一弹一Sn/C作为DMFC阳板催纯帮,装醮的荜奄池输出电流密度为15mA/cm2时,两者的输出电舔分掰为0.36V霸0.3V;我们采嗣自制的Pt—W—Sn/C催俄剂装配DMFC荜电灌,常漩下研究了荦毫涟栏麓,侥纯了蕈电滚的操作参数。研究结架表明,燃耩举醇浓度秀2.5mol/L,流鬣为3ml/min辩
4、荦毫淹性能最往;氧气压力憨大,单电漉性麓越葑;焉氧气滚量对单逢滋性能影晌较小,当氧气压力为0.2MPa,流量为75ml/min薅,擎奄浊工捧电糕黄0。3V,电流密度为15mA/cm2。逶过对室溢下PEMFC攀毫涟奄性能戆溅试,我们疆究了催化层骢铡各工艺条释,结果表鞠,当Nation建量为O,2mg/cm2黩,单电邀性能最健,且隧着镁化镧臻量豹增热,擎电滋牲躯骥显提裹,在催化裁用蹩势O。8mg/cm2时,单电浊的逛热能较好,再臻趣理化刻熬建量单魄池性戆基本没有提赢;我们还优化了PEMFC单邀邀操传参
5、数,当氯气压力为O。04MPa、流量为120ml/min时电池性能最钱;弱校氧气爨力越太,单暾池性能越好,当氧气压力为O。2MPa、流量为65ml/min时,单电浊王搀电熙为O。4V黠约工作电波密度可以达到112mA/cm2。上述硪究结累无疑为燃燃电池堆豹安装提供了可靠的工艺参数署Ⅱ有益的参考。、—一一关键词:燃料电邀;质子交换膜燃料电池;催化荆;膜电极;单电池华南理工大学工学硕士学位论文ABSTRACTInordertodecreasethepriceofcatalystforProtonExc
6、hangeMembraneFuelCell(PEMFC),enhancetheactivityofcatalystformethanolandincreasetheperformanceofthePEMFC,weresearchedthepreparationofcatalyst,andthendesignedDirectMethanolFuelCell(DMFC)andPEMFCsinglecellsystem,preparedthemembraneelectrodeassemblyusedin
7、singlecell.Wealsostudiedtheoperatingparametersofthefuelgasandoxygenforsinglecell。Inthisthesis,thePt—W—SrdCanodecatalystwaspreparedbyimpregnationwithH2PtCl6,Na2W04andSnCl4asrawmaterial.ThecatalystswerecharacterizedbyXRD,SEMandCV,andthenweinvestigatedth
8、estructureandperformanceofthemembraneelectrodeassembly,andstudiedtheperformanceinfluencecausedbytheworkingconditionsforthesinglecell.Theresultsshowedthatwhenthepreparedtemperatureis80℃.thePt—W-SrdCcatalystwhichwaspreparedbyimpregnation-redoxme
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