亚硫酸钠-空气碱性燃料电池性能的研究毕业设计

《亚硫酸钠-空气碱性燃料电池性能的研究毕业设计》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、亚硫酸钠-空气碱性燃料电池性能的研究毕业设计目　　录引　　言11文献综述21.1质子交换膜燃料电池概述21.1.1质子交换膜燃料电池结构21.1.2质子交换膜燃料电池性能特点21.1.3质子交换膜燃料电池的工作原理21.1.4质子交换膜燃料电池的优点21.2碱性燃料电池概述21.2.1碱性燃料电池结构21.2.2碱性电池的工作原理21.2.3碱性燃料电池的优缺点21.3空气电极概述21.3.1空气电极的发展历史及研究现状21.3.2空气电极简介21.3.3空气电极氧的还原反应机理21.3.4空气电极存在的主要问题21.3.5影响空气电极性能的因素21.4本课题的研究目的和意义22实验

2、部分22.1亚硫酸钠-空气燃料电池碱性电池设计与组装22.1.1实验总体方案的设计22.1.2药品和仪器22.1.3工艺流程图22.1.4单电池设计与组装22.2结果与讨论22.2.1Na2SO3溶液浓度的选择22.2.2溶液pH值对静态溶液电池稳定开路电压的影响22.2.3阳极电极材料对静态溶液电池性能的影响22.2.4阳极电极面积对静态溶液电池性能的影响222.2.5运行时间对静态溶液单电池性能的影响22.2.6温度对静态溶液单电池性能的影响22.2.7溶液体积对静态溶液单电池性能的影响22.2.8风速对静态溶液单电池性能的影响2结　　论2致　　谢2参考文献22引　　言能源短缺和

3、环境污染是人类社会发展所面临的两大难题，为此人类一直在寻找清洁、可再生的能源。各国政府都在大力推行各种降低动力装置污染排放的措施，如增加烟气除硫和采用低氮氧化物燃烧技术，降低有害尾气排放量，积极探索研究开发无污染可再生的高效清洁能源、新能源。我国作为世界第二大能源消费国，能源利用率与世界先进水平相比存在较大差距，同时也产生了严重的环境问题，我国每年产生的二氧化硫达千万吨。随着人民生活水平的提高，对环境的要求也日益增加，国家加大了二氧化硫排放的力度，但我国正处于高速发展的阶段，工业二氧化硫的排放量仍保持在一个较高的水平，因此有效地控制工业排放的二氧化硫具有十分重大的意义。受能源资源匮乏

4、的影响，我国经济可持续发展受到极大的挑战。开发新能源、保护环境是我国必须着力解决的重大问题。目前治理二氧化硫烟气的主要方法有湿法烟气脱硫、半干法烟气脱硫和干法烟气脱硫，其中石灰石/石灰-石膏法脱硫技术因其投资少、设备占地面积少、效果稳定、运行成本相对较低而应用最广。但该技术存在的结垢、堵塞和成本不够低等问题,限制了其更加广泛的应用。因此，改进脱硫工艺，寻找新的脱硫技术也成为当今迫切需要解决的问题。燃料电池按电化学方式直接将化学能转化为电能，能量转换效率高，几乎不排出氮的氧化物和硫的氧化物。燃料电池技术被认为是当今首选的洁净、高效的发电技术。本文研究的二氧化硫-空气碱性燃料电池可用于冶

5、金、电力行业等烟气中的二氧化硫的净化处理。把脱硫技术与化学发电结合起来，节约了能源，降低了脱硫成本，起到了保护环境的作用。共41页第39页1文献综述燃料电池工作原理：燃料电池同普通电池概念完全不同，它不是一个储存电能的装置，没有传统发电装置的原动机驱动发电装置，而是由燃料同氧化剂反应的化学能直接转化为电能的一种发电装置。只要不中断供应燃料，它就不停的发电。燃料电池可以使用多种燃料，包括氢气、碳、一氧化碳以及比较轻的碳氢化合物，氧化剂通常使用纯氧或空气。它的基本原理相当于电解反应的逆向反应，主要由3部分组成，即阳极、阴极、电解质。其阳极为氢电极，阴极为氧电极。通常，阳极和阴极上都含有一

6、定量的催化剂，用来加速电极上发生的电化学反应，两极之间是电解质。燃料及氧化剂在电池的阴极和阳极上借助催化剂的作用，电离成离子。由于离子能通过在二电极中间的电解质在电极间迁移，在阴极、阳极间形成电压。在电极同外部负载构成回路时就可向外供电。燃料电池分为碱性燃料电池、磷酸燃料电池、固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、质子交换膜电池和金属-空气燃料电池。金属-空气燃料电池主要是锌-空气电池，亚硫酸钠-空气碱性燃料电池的原理和结构与铝-空气电池极为相似，属于质子交换膜燃料电池[1]。1.1质子交换膜燃料电池概述1.1.1质子交换膜燃料电池结构质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种新型燃料

7、电池，主要由膜电极、密封圈和带有导气通道的流场板组成。膜电极是质子交换膜燃料电池的核心部分，包括质子交换膜、阴/阳极催化层、阴/阳极平整层、阴/阳极气体扩散层等。它的中间是一层很薄的膜，即质子交换膜（PEM），这种膜不传导电子，是氢离子的优良导体，它既作为电解质提供氢离子的通道，又作为隔膜隔离两极反应气体。膜的两边是气体电极，由碳纸和催化剂组成，阳极为氢电极，阴极为氧电极。气体扩散层通常为石墨碳纸或碳纤维编织，再经过PTFE憎水处理。扩散电极上需要附着一层