温度和浓度对直接甲醇燃料电池性能的影响

研究了常压下不同温度和0.5～2.0 mol/L甲醇浓度对直接甲醇燃料电池（DMFC）性能的影响.膜电极集合体（Membrane electrode assembly,MEA）是用Nafion117作固体电解质、一定量的PtRu/C和Pt/C电催化剂分别作阳极和阴极.通过极化曲线和交流阻抗谱的测量对电池的性能进行了分析.功率密度随温度的升高而增大,随甲醇浓度的增加而增大直到1 mol/L达到最大值,在常压363 K时最大功率密度为135 mW/cm^2.     

用于燃料电池的质子交换膜知识引入高中化学

质子交换膜燃料电池以固体电解质膜做电解质,具有能量转换率高、启动温度低、无电解质泄露等特点,被公认为最有希望成为航天、军事、电动汽车和区域性电站的首选电源。这种燃料电池的主要构成包括阳极、阴极和质子交换膜以及双极板(如图1所示)。阳极和阴极是典型的气体扩散电极,上面载有催化剂(一般采用以炭黑为载体的铂催化剂)。燃料(一般为甲醇和氢气)在阳     

直接乙醇燃料电池阴极制备与装配工艺优化实验设计与实施

为优化直接乙醇燃料电池的阴极催化剂,该文采用化学还原一步法分别制备出以活性炭、纳米碳和多壁碳纳米管为载体的Pt/C催化剂,研究了载体对催化剂性能的影响,并确定纳米碳为最优载体。以纳米碳为载体,采用相同工艺制备出具有核壳结构的Pt-Fe和Pt-Co合金催化剂,将其与Pt/纳米碳催化剂进行对比分析,探究了Fe、Co两种过渡金属对催化剂氧还原性能、稳定性等的影响,最终获得性能优于商业Pt/C催化剂的Pt-Fe/纳米碳合金催化剂。改进了电极制备及单电池装配工艺,提高了电池性能和实验成功率。     

掺杂钼和铋的Ti／Sb—IrO2电极降解甲基橙模拟废水的研究

运用热解涂层法制备了掺杂Mo和Bi元素的Ti／Sb—IrO2电极,以该电极为阳极,纯钛板为阴极,以NaCl为支持电解质,电催化氧化降解甲基橙模拟废水,甲基橙模拟废水的脱色率为92．76％,COD去除率为30．44％,说明掺杂Mo和Bi较好地提高了电极的催化氧化性能。     

膜电极制备工艺对质子交换膜燃料电池性能的影响

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)具有启动迅速、比功率高、清洁无污染等优点,被认为是21世纪最有发展前景的能源。膜电极(Membrane Electrode Assembly, MEA)是电池的核心部件,为电化学反应正常进行提供了必要条件,膜电极的制备工艺显著影响电池的使用性能和寿命。本文通过改变热压压力和热压温度来制备不同的膜电极,并在不同的电池温度和加湿温度条件下对膜电极进行性能测试。实验结果表明,在热压压力为0.15Mpa、热压温度为125℃的膜电极性能最佳,在阴极空气压力为0.4Mpa、阳极氢气压力为0.5Mpa、电池温度为40℃、空气加湿温度为50℃、氢气为常温的条件下工作的峰值功率密度为91.92mW/cm²。     

石墨碳黑负载Pt-PbOx的制备及氧还原催化性能研究

氧气还原反应(Oxygen Reduction Reaction)是绝大部分燃料电池的阴极反应,往往比阳极氧化反应需要更多的催化剂来推动.本文利用一锅水热法制备石墨碳黑负载铂(Pt/GCB)催化剂,采用旋转搅拌合成Pt-PbO_x纳米复合材料,通过电化学性能测试发现所制备的Pt-PbO_x/GCB复合材料具有优异的ORR催化活性和电化学稳定性.     

NO2^-在聚合物膜中扩散系数的测定

制备由阳离子交换聚合物AQ和阴离子聚合物PVP组成的复合修饰电极,考察该电极在PH=1的0．05mol／L的H2SO4底液和含亚硝酸根的H2SO4底液中的电化学行为．计算出了NO2^-在单层膜与复合膜中的扩散系数．结果显示NO2^-在上述膜中的扩散系数基本相同.     

功能化阳极耦合自然空气扩散阴极高效电合成过氧化氢（英文）

目的：电化学合成过氧化氢(H₂O₂)是一种极具应用前景的分散式生产方法,但因传统的单极电合成电流效率不高,其发展受到了严重限制。本文旨在通过自组装单层膜修饰碳纤维纸制备高效二电子水氧化合成过氧化氢的阳极,同时耦合负载聚四氟乙烯/炭黑的自然空气扩散阴极,实现阴阳极同步电合成过氧化氢,从而大幅度提高其电流效率。创新点：1.通过自组装单层膜修饰碳纤维纸制备功能化阳极高效二电子水氧化合成过氧化氢;2.耦合阳极和阴极大幅度提高电合成过氧化氢的电流效率。方法：1.利用自组装单层膜修饰碳纤维纸制备功能化阳极,通过物化性能表征确定电极的结构特征(图1),并通过活性、选择性等指标考察电极的二电子水氧化性能(图2);2.制备负载聚四氟乙烯/炭黑的自然空气扩散阴极,并通过电化学性能表征确定最佳的物料配比(图3);3.耦合功能化阳极和自然空气扩散阴极,并通过电流效率、产率、稳定性等指标评估体系电合成过氧化氢的性能(图4和表1)。结论：1.利用自组装单层膜修饰碳纤维纸制备高效的二电子水氧化阳极;阳极过氧化氢的选择性为62.1%,产率为12.6μmol/(min·cm<...     

MoS2强化FeOCl类芬顿处理偶氮染料综合实验设计

结合环境污染治理的实际问题及学科研究前沿技术,设计了硫化钼(MoS2)强化FeOCl类芬顿处理偶氮染料的探索型综合实验.采用直接煅烧法制备FeOCl/MoS2复合催化剂,探索FeOCl/MoS2/H2O2类芬顿氧化体系对偶氮染料金橙Ⅱ的降解性能,并优化反应体系中的各项影响因素.通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SE...     

电解氯化亚铁溶液的理论分析和实验探究

从热力学及动力学两个角度分析电解FeCl2溶液中阴、阳离子放电的可能性,并通过改变电解的电压、溶液pH和电解质浓度,探究电解FeCl2溶液阴、阳极电极反应的可能情况。得出阴极还原反应：Fe2+优先得电子析出银白色金属铁,而H+得电子析出H2与溶液pH和电解电压有关;阳极氧化反应：Fe2+优先失电子氧化为Fe3+,而Cl-失电子与电解电压有关的结论。     

The impact of NiO on microstructure and electrical property of solid oxide fuel cell anode

INTRODUCTION The solid oxide fuel cell (SOFC) has attracted much attention as a promising source of electrical power generation because of its high efficiency in converting chemical energy to electrical power. De- velopment of SOFC with operating temperature of less than 800 °C has been extensively studied. SOFC has the potential to have the cost of its materials, cell fabrication, and corrosion of its stack components dramatically reduced. Gadolinia-doped ceria with the chemical fo…     

直接醇类燃料电池管状阴极支撑体的制备

以吐温80为分散剂,分别以丙烯酰胺和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为单体和交联剂,制备中间相碳微球/石墨（MCMB/G）浆料,采用凝胶注模工艺,制得直接醇类燃料电池管状阴极支撑体素坯,经液态干燥、滚动干燥和埋石墨粉烧结等过程处理制得其样品。所制备的直接醇类燃料电池管状阴极支撑体物理性能为：孔隙率42.7%,电阻率0.0276Ω·cm,抗折强度6.23 MPa,抗压强度16.29 MPa,具有收缩率低、变形量小、石墨化度高、电导率高、力学性能好等特点。     

Dynamic modeling and simulation test of a 60 kW PEMFC generation system

In this paper, a 60 kW proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) generation system is modeled in order to design the system parameters and investigate the static and dynamic characteristics for control purposes. To achieve an overall system model, the system is divided into five modules: the PEMFC stack (anode and cathode flows, membrane hydration, and stack voltage and power), cathode air supply (air compressor, supply manifold, cooler, and humidifier), anode fuel supply (hydrogen valve and humidifier), cathode exhaust exit (exit manifold and water return), and power conditioning (DC/DC and DC/AC) modules. Using a combination of empirical and physical modeling techniques, the model is developed to set the operation conditions of current, temperature, and cathode and anode gas flows and pressures, which have major impacts on system performance. The current model is based on a 60 kW PEMFC power plant designed for residential applications and takes account of the electrochemical and thermal aspects of chemical reactions within the stack as well as flows of reactants across the system. The simulation tests show that the system model can represent the static and dynamic characteristics of a 60 kW PEMFC generation system, which is mathematically simple for system parameters and control designs.     

基于遗传算法优化最小二乘支持向量回归机的平板型固体氧化物燃料电池的控制相关动态辨识建模

研究目的：为了同时预测固体氧化物燃料电池（SOFC）的电压、温度动态特性和设计控制器,建立SOFC的控制相关动态辨识模型。创新要点：为了建立SOFC更精确的最小二乘支持向量回归机（LSSVR）动态模型,采用遗传算法（GA）优化LSSVR的参数。所建GA-LSSVR模型可同时预测SOFC的电压和温度动态特性。研究方法：1.分析SOFC的电化学和能量平衡子模型。2.利用所选择的最优LSSVR参数,建立了SOFC的GA-LSSVR动态辨识模型。通过仿真分析和比较,验证了所建模型的有效性（图3和4）。3.利用所建模型的预测结果,与模拟退火算法优化最小二乘支持向量回归机（SAA-LSSVR）和5折交叉验证最小二乘支持向量回归机（5FCV-LSSVR）模型的预测结果进行了比较,表明所建立的GA-LSSVR模型具有较高的预测精度（表3和4）。重要结论：通过比较SAA-LSSVR和5FCV-LSSVR模型的预测结果,发现所建GA-LSSVR模型具有较好的预测性能和精度。基于所建立的GA-LSSVR模型可进行有效的多变量控制器设计。     

VC—Li2 CO3电解液添加剂对锂离子电池TMP基阻燃电解液电化学性能的影响

以磷酸三甲酯（TMP）为阻燃添加剂制备了4种锂离子电池电解液1mol·L^-1LiPF6（1-y％）（ECn-DMC1.0-EMC1.0）-y％TMP（（n,y）=（1,44％）,（1．5,39％）,（2,35％）,（1．0,0％））。考察了碳酸亚乙烯酯——碳酸锂添加剂对采用磷酸三甲酯阻燃添加剂的电解液的石墨负极与LiCoO2正极电化学性能的影响。结果表明,制备的1mol·L^-1 LiPF6 61％（EC1.5-DMC1．0-EMC10）-39％TMP-4％VC-0．05mol·L^-1 Li2CO3电解液具有较好的综合电化学性能,VCLi2CO3添加剂有效抑制了TMP在碳电极的分解和共嵌入行为。采用这种电解液制备的Li／graphite电池的首次放电比容量为336．5mAh·g^-1、以0．1C倍率循环20次的放电比容量为334．5mAh·g^-1,制备的Li／LiCoO2电池的首次放电比容量为145．2mAh·g^-1、以0．1C倍率循环20次的放电比容量为136．5mAh·g^-1。     

中温固体氧化物燃料电池阴极材料BaCo0.7Fe0．2Nb0．1O5＋δ的制备与表征

采用固相反应法合成了中温固体氧化物燃料电池阴极材料BaCo0.7Fe0．2Nb0．1O5＋δ（BCFN）．结果表明：BCFN与电解质La0．9Sr0．1Ga0．8Mg0．2O2．85（LSGM）在10000C烧结5h没有生成其他杂相,表明其与LSGM电解质在高温时具有很好的化学兼容性．BCFN在700℃时极化电阻仅为0．128Ωcm2．在800℃时,BCFN的过电位为49mV时的电流密度是46mAcm-2．     

Development of lanthanum strontium cobalt ferrite composite cathodes for intermediate- to low-temperature solid oxide fuel cells

Solid oxide fuel cells(SOFCs) offer high energy conversion,low noise,low pollutant emission,and low processing cost.Despite many advantages,SOFCs face a major challenge in competing with other types of fuel cells because of their high operating temperature.The necessity to reduce the operational temperature of SOFCs has led to the development of research into the materials and fabrication technology of fuel cells.The use of composite cathodes significantly reduces the cathode polarization resistance and expands the triple phase boundary area available for oxygen reduction.Powder preparation and composite cathode fabrication also affect the overall performance of composite cathodes and fuel cells.Among many types of cathode materials,lanthanum-based materials such as lanthanum strontium cobalt ferrite(La1-xSrxCo1-yFeyO3- have recently been discovered to offer great compatibility with ceria-based electrolytes in performing as composite cathode materials for intermediate-to low-temperature SOFCs(IT-LTSOFCs).This paper reviews various ceria-based composite cathodes for IT-LTSOFCs and focuses on the aspects of progress and challenges in materials technology.     

Development of a miniature silicon wafer fuel cell using L-ascorbic acid as fuel

In the current studies a miniature silicon wafer fuel cell （FC） using L-ascorbic acid as fuel was developed. The cell employs L-ascorbic acid and air as reactants and a thin polymer electrolyte as a separator. Inductively coupled plasma （ICP） silicon etching was employed to fabricate high aspect-ratio columns on the silicon substrate to increase the surface area. A thin platinum layer deposited directly on the silicon surface by the sputtering was used as the catalyst layer for L-ascorbic acid electro-oxidation. Cyclic voltammetry shows that the oxidation of L-ascorbic acid on the sputtered platinum layer is irreversible and that the onset potentials for the oxidation of L-ascorbic acid are from 0.27 V to 0.35 V versus an Ag/AgCl reference electrode. It is found that at the room temperature, with 1 mol/L L-ascorbic acid/PBS （phosphate buffered solution） solution pumped to the anode at 1 ml/min flow rate and air spontaneously diffusing to the cathode as the oxidant, the maximum output power density of the cell was 1.95 mW/cm^2 at a current density of 10 mA/cm^2.     

Yb基阴极高性能有机顶部发光器件

金属Yb兼具功函数低、透光度高和化学稳定性相对较高等优点,非常适合作为有机顶部发光器件(TEOLED)的透明阴极材料。计算表明:TEOLED阴极层中加入金属Yb可以有效地抑制器件工作过程中产生的表面等离子体激元振荡(SPs),从而提高器件的相关性能。本文比较性地研究了两种阴极层不同(Yb/Yb:Au和Yb/Yb:Ag)、结构相同(ITO/NPB/Alq3/阴极)的TEOLED。结果表明,直接利用Yb:Au或Yb:Ag共沉积层作为透明阴极的TEOLED的透光度很高,但其电子注入能力较差、发光效率较低;而在Yb:Ag(或Yb:Au)共沉积层和Alq3层之间插入厚度适当的Yb层后,虽然透光度略有下降,但其发光效率得到了显著的提高。     

YSZ/Al_2O_3复合陶瓷的制备及性能研究

选用ZrO2（5wt．％Y2O2）和Al2O2为粉体原料,采用溶胶凝胶法制备氧化锆基氧化铝（YSZ／Al2O3）复合陶瓷,研究了悬浮体的Zeta电位、分散性、流变性及其显微结构．结果表明：在pH=9～10附近、选用SD-00为分散剂,加入量为1．0wt．％,粉体最佳配比为70wt．％ZrO2（5wt．％Y2O2）和30wt．％Al2O3获得固相含量为50Vol．％的悬浮体,制备出了均匀致密、高强度的YSZ／Al2O3复合陶瓷．