国内外直接甲醇燃料电池研究进展

甲醇以其能量密度高,来源丰富,价格低廉和储存方便等优点倍受关注,因此直接甲醇燃料电池已成为世界燃料电池研究的一个热点。介绍了二元合金、多元合金阳极催化剂、阴极催化剂和质子膜的研究现状;报导了国内外直接甲醇燃料电池样机达到的技术水平。     

管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池的研制

制备了一种新型的直接甲醇燃料电池,即管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池,采用弯曲热压法制备出管状膜电极。将管状膜电极固定在一个具有导电性能的多孔管上,制作出管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池。燃料的供给根据使用目的不同,既可以用泵连续输送,作为固定电源,也可以采用间歇式补充甲醇溶液,作为便携式电源。同时对影响电池性能的因素,如阴极催化剂的用量,甲醇的浓度和甲醇的温度等进行了考察。阴极表面催化剂的用量可以显著地影响电池的功率密度,甲醇溶液的温度也是影响电池性能的一个关键因素。在阳极催化剂的用量为2mg/cm2Pt-Ru,阴极催化剂用量为3mg/cm2Pt,甲醇溶液浓度为4mol/L,温度为80℃时,采用空气自呼吸方式,电池的功率密度达到10mW/cm2。在管的内部一次加入4mol/L的甲醇溶液,在没有任何外围设备时,常温常压下工作,一个10cm2的管状空气自呼吸直接甲醇燃料电池可以稳定提供40mW功率的时间超过5h。     

直接甲醇燃料电池研究现状及主要问题

直接甲醇燃料电池 (DMFC)具有燃料易运输与存储、重量轻、体积小、结构简单、能量效率高等优点 ,以固体聚合物作为电解质的直接甲醇燃料电池是理想的车用动力电源 ,具有广阔的发展前景。从DMFC性能研究、甲醇穿过Nafion膜渗透的影响、膜研究及电催化剂研究等四个方面描述了直接甲醇燃料电池的研究现状及存在的主要问题 ,结合当前的最新研究成果 ,给出DMFC研究中需要解决的几个关键问题     

低温燃料电池电催化剂的研究近况

质子交换膜燃料电池(PEMFC)和直接甲醇燃料电池(DMFC)是两种最先进的低温燃料电池,介绍了它们的阳极和阴极电催化剂近年的进展。包括PEMFC中用纯H2作燃料时,阴极催化剂的Pt-Cr;用重整产品作燃料时,阳极能耐CO毒化的催化剂Pt-Ru和Pt-Ru/WOχ。DMFC中,阳极促进甲醇电氧化的PtRu、PtRuOs、PtRuNi和四氨络铂与喹啉基双胺络钴的混合物,阴极的碳载Pt和Co/Fe-卟啉。涉及到双功能机理,中间体机理,甲醇在PtRu阳极内的电氧化过程和Co/Fe-卟啉纳米结构对O2还原的边上电催化机理。用Ni作阳极电催化剂的直接2-丙醇燃料电池有希望作为汽车应用的新能源。     

直接甲醇燃料电池的原理、进展和主要技术问题

采用固体电解质膜的直接甲醇燃料电池 (DirectMethanolFuelCell,简写DMFC)由于结构简单、无液体电解质、比能量高等优点 ,近年来成为国际上的研究热点。论述了DMFC的原理和各研究机构目前取得的最新进展。目前存在的两个主要的问题是 :甲醇从阳极向阴极的渗透和阳极催化剂活性较低。使用新型的非氟质子交换膜及复合膜有望最终解决甲醇渗透的问题。阳极催化剂的研究已经向铂基多组元件系扩展。直接甲醇燃料电池在手机电源等微型移动电源和千瓦级的工业用可移动电源及电动车方面有一定的应用前景。     

聚合物电解质燃料电池阴极非贵金属电催化剂

为了开发替代聚合物电解质燃料电池 (PEFC)中用于阴极氧还原的贵金属催化剂 ,同时为了提高液体进料直接甲醇燃料电池 (LFDMFC)中阴极催化剂抗甲醇中毒性能 ,基于非贵金属的氧还原催化剂的研究开发工作大量展开 ,介绍了两类用于PEFC中阴极氧还原的非贵金属催化剂———N4 金属大环化合物催化剂和Chevrel相催化剂 ,包括催化剂制备方法、催化活性以及催化机理分析等。对LFDMFC抗甲醇中毒的阴极催化剂进行了分析 ,并指出两类非贵金属催化剂都具有良好的抗甲醇中毒性能     

军用便携式燃料电池技术发展

简述直接甲醇燃料电池(DMFC)、重整甲醇燃料电池(RMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜电池(PEMFC)在军用便携式电源中的研究进展,如优点(高比能量、静音和可靠性等)及面临的问题(催化剂稳定性、燃料转换效率和环境适应性等),并对发展前景进行展望。     

直接乙醇燃料电池的研究现状及前景

以纯氢为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC)已日趋成熟,直接甲醇燃料电池(DMFC)的研究比较活跃,鉴于氢存储较难且甲醇有毒,人们试图开发采用来源丰富、毒性低、可再生的燃料如乙醇的燃料电池。综述了乙醇在Pt上氧化的电催化机理,直接乙醇燃料电池(DEFC)的阳极电催化剂,电解质膜及其改性,电池性能及其影响因素,并对分别采用纯氢、甲醇和乙醇作为燃料的PEMFC、DMFC和DEFC三种燃料电池进行了对比,阳极电催化剂和电解质膜的研究改进是今后DEFC的工作重点。     

DMFC中电催化剂的研究进展

从阳极催化剂的开发和阴极催化剂的开发两个方面重点综述了直接甲醇燃料电池(DMFC)中电催化剂的研究进展.概述了甲醇电催化氧化机理.研究表明:阳极催化剂材料不仅可利用铂基二元或多元合金,而且可利用不含贵金属铂的电子导电混合氧化物,同时开发新的具有高活性和对甲醇无活性的氧还原反应非贵金属催化剂,应成为阴极催化剂研究的一个重要方向.     

直接甲醇燃料电池堆结构及活化的研究进展

直接甲醇燃料电池(DMFC)具有高比能量和更换燃料方便等优点,被认为是最有希望应用于便携电子产品(如笔记本电脑、手机、数码相机)的移动电源之一.介绍了直接甲醇燃料电池的工作原理以及活化方法,重点综述了直接甲醇燃料电池堆结构的进展,展望了未来直接甲醇燃料电池堆的研究方向.     

酞菁类化合物用于DMFC催化剂的研究进展

综述了酞菁类化合物(Pcs)用于直接甲醇燃料电池(DMFC)催化剂的研究进展;概述了Pcs用于DMFC阴极催化剂的催化机理和影响因素及耐甲醇性能;讨论了Pcs修饰Pt构成的DMFC阳极复合催化剂的研究现状和催化机理.     

纯甲醇进料被动式直接甲醇燃料电池

考察了阴极扩散层碳粉载量对纯甲醇进料被动式直接甲醇燃料电池稳定性和被动式水管理的影响,并定量计算了水损失和甲醇效率.结果表明:阴极扩散层碳粉载量(即厚度)增加,电池系统水损失量减少,甲醇法拉第效率和能量效率提高;设计、组装了一个纯甲醇进料被动式直接甲醇燃料电池堆,其最大输出功率为8.3 W,并用于驱动数字显示钟.     

直接甲醇燃料电池中阳极催化剂的研究进展

从铂基合金催化剂、以导电聚合物为载体的复合催化剂和含氮的大环配合物的开发等三个方面重点综述了直接甲醇燃料电池(DMFC)中阳极催化剂的研究进展,同时简要概述了DMFC中甲醇渗透对电池性能的影响及其解决方案。有关研究表明,合金组成、催化剂载体以及大环配合物对阳极催化剂的催化活性和稳定性有着直接的影响。尽管目前已经进行了大量的关于甲醇在阳极催化剂上的作用机理的研究工作,但还未形成共识。另外,利用新的合成方法制备高分散的催化剂也是阳极催化剂发展的重要方向。同时,还须从根本上解决甲醇在Nafion膜中的渗透问题。     

直接甲醇燃料电池阳极两相流动可视化实验

对有效面积为9 cm2的直接甲醇燃料电池(DMFC)进行了可视化实验研究,观察了阳极流道内两相流动的情况,研究了平行流道内CO2气泡的生长特性以及不同甲醇浓度、甲醇进料温度、甲醇流量及阴阳极压差下CO2的流动及其对电池性能的影响.研究表明:CO2气泡在扩散层表面与流道侧壁面的角区出现,此后又多在碳布纤维束之间的交叉空隙中优先生成,之后经历聚合、长大、形成不连续气弹,两相流周期性地重复出现;甲醇流量的增加加快了CO2气泡的排出速度,甲醇传质增强,电池性能提高;甲醇温度升高降低了CO2的溶解度,CO2气泡体积变大,但甲醇传质的增强和催化反应速度的加快使得电池性能提高;甲醇浓度增大,电池性能提高,但浓度过高导致电池性能急剧下降;阴阳极压差增大使得大的CO2气弹增多,但催化剂表面氧气浓度的提高和甲醇渗透减弱提高了电池性能.     

DMFC阳极用Pt基催化剂的研究进展

综述了直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极用单组分催化剂、Pt-Ru、Pt-Sn和Pt-Cr合金等二元催化剂与以Pt-Ru合金为基础的多组分催化剂的研究进展;综述了制备方法、载体及各组分的比例对催化剂催化活性的影响.指出DMFC阳极催化剂将致力于非贵金属催化剂的开发、阳极电极合金组成的研究和催化剂载体的选择.     

直接甲醇燃料电池在笔记本电脑中的应用

直接甲醇燃料电池(DMFC)具有能量密度高、可靠性好、便携性能好等优点,用作笔记本电脑的驱动电源已日益受到关注。介绍了应用于笔记本电脑的DMFC的发展情况,详述了DMFC各个关键组成部分的开发和研究进展;提出了DMFC目前存在的问题和对未来的展望。     

DMFC中甲醇氧化催化剂的催化机理

直接甲醇燃料电池(DMFC)是电动汽车最为可行的电源。综述了作为甲醇氧化催化剂的铂及铂的多元体系;钙钛矿型氧化物的研究现状。概述了催化氧化反应机理;催化剂表面结构和性质以及电极电势对催化活性的影响。目前的催化剂是不令人满意的。基础研究将有助于我们避免用纯经验的方法来寻求更为理想的催化剂。