碳载氧化锰表面氧还原反应路径研究(英文)

氧还原反应(ORR)是一个复杂的过程,尤其在碱性电解液中,炭载型催化剂表面的ORR路径尤为复杂,因为碳本身可以催化ORR以二电子转移过程发生,产生过氧化氢,继而过氧化氢或者发生化学分解生成氧气(HODR),或者发生电化学还原生成OH(HORR).本文详细研究了ORR在常用氧化锰催化剂表面的反应路径.通过比较HODR和HORR的转换频率发现,尽管利用旋转环盘电极方法得到的表观电子转移数接近4,真实的ORR主要是2电子过程,反应生成的过氧化氢继而大部分发生化学分解生成氧气.该结果有助于理解碱性电解质中炭载型过渡金属氧化物电催化剂对ORR的催化行为.     

新型Pt-Sn/C阳极催化剂对乙醇的电催化氧化性能

 研究了用于直接乙醇燃料电池的自制Pt-Sn/C阳极催化剂对乙醇的电催化氧化性能. 采用直流伏安法和交流阻抗法分析了电池温度和极化电位对乙醇电催化氧化性能的影响,比较了不同温度下甲醇和乙醇通过Nafion 117膜的扩散系数. 结果表明,乙醇通过Nafion 117膜的扩散系数小于甲醇的扩散系数. 伏安法测试结果表明,Pt-Sn/C催化剂对乙醇的催化氧化活性高于商品化的Pt-Ru/C催化剂. 在实验温度范围内,乙醇在Pt-Sn/C催化剂上的初始氧化电位比在Pt-Ru/C催化剂上低约0.2 V; 同一电位下Pt-Sn/C催化剂比Pt-Ru/C催化剂的氧化电流密度高出20～60 mA/cm2,且电流密度的差值随温度的升高而增大. 交流阻抗法测试结果表明,Pt-Sn/C催化剂对乙醇具有更高的催化活性. 在90 ℃下,以1 mol/L的乙醇为燃料,氧气为氧化剂时,Pt-Sn/C催化剂显示出良好的电池性能,电池最高功率密度为44 mW/cm2,而Pt-Ru/C催化剂的电池最高功率密度仅为27 mW/cm2.     

基于ZigBee的艇载无线传感器网络设计与实现

为减少飞艇上部署的线缆数量,提高飞艇的载荷能力,增加飞艇上数据传输的灵活性。对基于ZigBee的短距离无线通信技术进行研究,提出了在大型飞艇中运用ZigBee技术组成无线传感器网络,对分布在飞艇上的传感器采集到的数据进行无线传输。设计适合飞艇使用的ZigBee硬件电路,并通过软件仿真和实际侧量,验证网络链路的通畅,保证数据的可靠传输。从而验证了在飞艇上运用Zigbee无线传感器网络采集并传输数据具有可行性。为飞艇上数据的传输提供了新的方法和思路。     

风场环境下平流层飞艇运动建模

平流层飞艇驻空飞行阶段的航速和空速量级可比拟,考虑风的影响时,基于地速的动力学模型必须显式补充风引起的附加惯性力,其运动方程将变得很复杂.作者首先依据风场环境下地速、风速和空速之间的关系,推导了基于空速的动力学模型.该模型具有形式简单、与飞艇动力学联系更加密切且无需计算风引起的附加力的优点.其次,建立了基于上述模型的飞艇六自由度动力学仿真模型,并针对标称运动条件下的系统开环输入进行仿真并简要分析了仿真结果.     

碳载PtSn催化剂上乙醇电氧化的原位时间分辨红外光谱研究

采用调变的多元醇法制备了高分散碳载PtSn催化剂(PtSn/C),XRD测试结果表明金属粒子的平均粒径为2.2 nm,略小于Pt/C催化剂,而晶格参数相对增大。通过电化学原位时间分辨红外光谱研究了乙醇在PtSn/C催化剂上的吸附和氧化过程,表明线性吸附态CO(CO_L)是主要的乙醇解离吸附物种,导致催化剂中毒,阻止反应继续进行;当电位增大到0.3 V时,出现了乙醛和乙酸的红外吸收峰,作为乙醇解离吸附的竞争反应,乙醛和乙酸的生成有效抑制了催化剂中毒,随着电位的增大和时间的延长,生成乙酸的选择性增大;电位进一步增大至0.4 V时有微弱CO₂吸收峰出现,是乙醇电氧化的最终产物,主要来自于CO_L的氧化消耗。根据实验结果讨论了PtSn/C催化剂上乙醇的电催化氧化机理。     

碱性燃料电池用PFA基季铵盐类阴离子交换膜的稳定性

采用辐射接枝法将氯甲基苯乙烯（VBC）接枝到四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物（PFA）基底上并对其进行季铵化和碱性化改性制备了阴离子交换膜（PFA-g-PVBC）.对制得的膜采用薄膜拉伸试验、热重（TG）、热水和热碱处理等方法考察了其机械性能、热稳定性和化学稳定性.结果表明：PFA-g-PVBC阴离子交换膜具有良好的机械性能,该膜在60℃去离子水中和室温下碱性溶液中可稳定存在,但在60℃碱性溶液中因Hofmann降解反应和直接亲核取代反应而导致其电导率下降.将该膜应用于常温＂自呼吸＂式碱性直接乙醇燃料电池中,30mAcm-2恒电流放电情况下,电池可一次性连续放电10h以上,累计放电时间长达30h.