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。     

质子交换膜燃料电池膜电极组件及单电池的制作和运行

叙述了氢/氧(空)质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)关键部件--膜电极组件(membrane electrode assembly,MEA)的制备和单电池组装,并且实际运行了一体化燃料电池发电系统.介绍了燃料电池的工作原理和实验内容.通过实验,使学生全面了解燃料电池的基本原理、制作过程及使用方法.     

H2S／air固体氧化物燃料电池的性能研究

采用陶瓷薄膜技术及溶胶一凝胶法制备了氧离子传导YSZ（Y2O3稳定的ZrO2）电解膜与电极催化剂,构建了膜电极组装（MEA）及结构为H2S、（复合MoS2阳极）／YSZ传导膜／（复合NiO阴极）、空气燃料电池系统;通过在MoS2中掺杂NiS、电解质、Ag粉和淀粉制备了双金属复合MoS2阳极催化剂,在NiO中添加电解质、Ag粉和淀粉制备了复合NiO阴极催化剂：考察了不同操作温度对电池性能的影响,比较了几种不同电极催化剂的性能,研究了H2S／air固体氧化物燃料电池的电化学性能。实验结果表明,在H2S环境中,复合MoS2阳极催化剂比MoS2和Pt具有更好的性能,复合Nio阴极Pt阴极的极化小;在电极催化剂中加入Ag可显著提高电极的导电性．添加电解质和淀粉可以提高电极的离子传导性和多孔性：操作温度增加．传导膜的电传导率和电化学反应速率增加,电池的输出电流与功率密度增加,电化学性能变好。电池连续运行1～4d几乎不降级。在850℃和101．13kPa时．燃料电池最大输出功率密度为155mW·cm^-2,对应的电流密度为240mA·cm^-2。     

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。     

磷烯-石墨烯混合材料的电化学性能研究

随着钠离子电池的兴起,对其电极材料的研究也越来越引起学者们的关注.本文从实验出发,首先进行了磷烯-石墨烯混合材料的制备,然后进行电化学性能测试,其测试结果表明该混合材料有较好的电化学性能,对后续钠离子电池电极材料的研究具有一定的参考作用.     

β-环糊精衍生物修饰PVC膜电极的制备与性能测定

本文介绍了单(6-氧-6-对甲苯磺酰基)-β-环糊精修饰PVC膜电极的制备,并通过循环伏安等实验研究了电极的电化学性能。     

La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(1-x)Fe_xO_(3-δ)作为阳极材料的中温固体氧化物燃料电池的性能研究

本文使用燃烧法制备阳极材料La_(0.75)Sr_(0.25)Cr_(1-x)Fe_xO_(3-δ)(x=0.4、0.5、0.6)(烧结温度为1300℃和1400℃).制成电解质支撑的一系列单电池,分别测试其电化学性能.测试结果表明,当烧结温度是1300℃时,x=0.4的单电池功率最高.文中给出此单电池的伏安特性曲线和功率特性曲线,同时给出这个单电池在工作状态下的开路电压阻抗谱图(测试温度范围700℃-900℃),以及此单电池测试后的阳极正面电镜照片.     

nano-Pt/GC电极的制备及对甲酸电催化氧化

应用循环伏安法制备了nano-Pt/GC修饰电极,优化了铂微粒在电极表面的沉积条件,并用扫描电子显微镜(SEM)和在硫酸中的循环伏安曲线对其进行了表征,结果表明铂微粒较为均匀地分散在玻碳电极表面,粒径约为140nm,电极具有很大的比表面积.实验研究表明nano-Pt/GC修饰电极对甲酸电氧化的催化性能明显好于铂片电极,在该电极上甲酸正向扫描和反向扫描时的氧化峰电流分别是铂片电极上的4.37倍和3.49倍,有效地提高了金属铂的利用率,玻碳电极上铂微粒的最佳沉积条件为循环次数为100次、沉积速度为5mV/s.     

碳载铂电极在甲酸氧化中的电催化特性

本文通过对碳载铂电极在甲酸氧化中电催化特性的研究,提出了一种制备高活性、低成本新型实用型电催化剂的方法,在理论上为甲酸氧化的双途径机理提供了实验依据。     

TiO2/(Ni-Mo)纳米薄膜电极的制备及其在中性介质中的光电催化性能

在Cu基体上电沉积Ni-Mo合金后,通过溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2修饰Ni-Mo合金电极.利用阳极极化曲线测试了TiO2/(Ni-Mo)薄膜电极在0.5mol/L Na2SO4溶液中的光电催化性能,考察了烧结温度、TiO2膜层厚度对电极性能的影响.结果表明:在400℃下烧结1h、拉膜9次制备的TiO2/(Ni-Mo)电极,光电流变化最大,光响应最明显.最后利用交流阻抗法测定了最佳条件下制备的电极的阻抗性能,光照后的TiO2/(Ni-Mo)薄膜电极的法拉第阻抗变小,说明该电极表现出良好的光电催化性能.     

稀土La掺杂的Ti/& nanoTiO2膜电极的制备及电催化活性

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为原料制备Ti基TiO2膜电极,制得稀土La掺杂的Ti/La2O3-nanoTiO2膜电极。运用XRD,SEM,CV等方式对所制得的掺杂电极进行了表征,XRD测试结果表明Ti/La2O3-nanoTiO2膜电极组分晶型均为锐钛矿型,颗粒粒径约为20nm。 SEM形貌显示Ti/La2O3-nanoTiO2电极表面颗粒比较均匀,颗粒尺寸约在10~15 nm之间。通过循环伏安法研究了Ti/La2O3-nanoTiO2膜电极在无机相HCl溶液中以及有机相马来酸溶液中的电催化还原活性。结果表明：在两种溶液中,稀土离子掺杂改性后的Ti/La2O3-nanoTiO2膜电极与空白Ti/nanoTiO2膜电极相比,电催化活性明显增强,并且该方法制备的电极电催化稳定性高。     

燃料电池测量技术研究

以质子交换膜燃料电池为研究基础,了解各种操作参数对电池性能之影响。先使用Nafion膜热压制成膜电极组,接着设计并加工石墨流场板,再对单电池组装,完成后进行不同电池温度、进气湿度、电池背压对电池性能量测与分析。实验结果表明,燃料电池在低操作温度下可快速启动并迅速达到稳定的输出电压;当电池操作在高温时,水份极不易留存于MEA中,此时流场加背压能让水份强迫式地存在于MEA,相对湿度随之增加,使MEA湿润度得以适当的维持。     

毛细管电泳法检测果汁中的抗坏血酸

采用电化学沉积将铂纳米颗粒固定到碳纤维微电极上,制备了一种新型铂纳米颗粒修饰微电极.将铂纳米颗粒修饰微电极与毛细管电泳联用,对抗坏血酸进行了检测.探讨了铂的电沉积时间、电位,氯铂酸的浓度,缓冲溶液pH、浓度,检测电势和分离电压等对该电极的影响.实验结果表明,该电极对抗坏血酸的线性范围为1.0×10-6～8.0×10-6 mol/L和8.0×10-6～1.0×10-3 mol/L,相关系数分别为0.998 1和0.999 2,信噪比为3时,检出限为8.0×10-7 mol/L.利用该电极实现了果汁中抗坏血酸的定量检测.     

铂微粒修饰碳纳米管-纳米TiO2/聚苯胺复合膜电极对抗坏血酸的电催化氧化

采用循环伏安法,在含有0.2mol.L-1苯胺的0.5 mol.L-1的硫酸溶液中,以50mv.s-1的扫描速度,在-0.1~0.9V范围内实现苯胺在碳纳米管-纳米TiO2膜电极上的电化学聚合,得到翠绿色的聚苯胺膜,并用交流阻抗谱对复合膜的电化学性质进行了表征。在该电极上修饰铂,制得铂微粒修饰聚苯胺复合膜电极,研究了其对抗坏血酸的电催化氧化,发现修饰后的电极对抗坏血酸的氧化有很高的催化活性。     

氯霉素在羧基化单壁碳纳米管修饰电极上的电催化还原

利用扫描电镜（SEM）和交流阻抗谱法（EIS）对以滴涂法制备的羧基化单壁碳纳米管（SWCNTs-COOH）修饰玻碳电极进行纳米膜特性表征,并采用循环伏安法（CV）研究了氯霉素（CAP）在其上的电化学行为.结果表明,SWCNTs-COOH修饰的玻碳电极对CAP的还原有良好的电催化作用,根据实验结果推测为双质子双电子还原过程,CAP在修饰电极上的扩散系数及反应速率常数分别为8.76×10-4cm2/s及1.64×10-3s-1.在实验优化选定的测试条件下,还原峰（-0.602 V）电流与CAP的浓度在1.55×10-7-1.97×10-5mol/L范围内呈良好线性关系,检出限达2.02×10-8mol/L.相对标准偏差（n=10）为2.24%,可用于氯霉素的含量测定.     

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     

溶胶凝胶制备的纯和铂搀杂三氧化钨膜的一氧化氮气敏特性

用溶胶凝胶浸渍技术在三氧化二铝基片上制备了纯和 (m(Pt) :m(WO3 ) =0 .3% )铂搀杂的三氧化钨膜 .测量和比较了 4 5 0 - 85 0℃温度范围内不同退火温度的纯和铂搀杂三氧化钨膜的电阻 ,理想的退火温度为 6 5 0℃ .纯三氧化钨膜的理想工作温度为 35 0℃ ,对 4 0× 10 - 6一氧化氮的灵敏度为 8.9;铂搀杂三氧化钨膜的理想工作温度为 2 5 0℃ ,对 4 0× 10 - 6一氧化氮的灵敏度为 114.0 .实验结果显示溶胶凝胶制备的铂搀杂三氧化钨膜对一氧化氮具有高的灵敏度 ,低的工作温度 ,快速和可重复的响应     

基于电沉积铂颗粒葡萄糖生物传感器的初步研究

在玻碳电极上电沉积制备纳米铂颗粒,将葡萄糖氧化酶固定于纳米铂颗粒表面,并以二茂铁作为电子传递介质,在不同浓度葡萄糖溶液中进行循环伏安测试．实验结果表明,纳米铂颗粒能有效地提高葡萄糖氧化酶的催化活性,而增加对葡萄糖的电流响应．     

碳层保护磷掺杂铁氧还原催化剂的构建及其锌-空气电池性能

锌-空气电池具有理论能量密度高、环境友好、成本低廉等优点,被认为具备下一代电池储能系统的发展潜力。文中采用PEG 2000软模板法制备了碳层保护的磷掺杂铁催化剂FeCNP-300,实现了碳层对FeP活性位点的保护,有效提高了电池的稳定性,为开发锌-空气电池催化剂开辟了一条新途径。     

物理化学学习辅导(二)

2.2 可逆电池2.2.1 常见可逆电极的类型及其构成:常见可逆电极分为四类:①金属电极,②气体(或其它非金属)电极,③金属微溶盐(或微溶(氢)氧化物)电极,④氧化—还原电极。在各类电极的构成中有三个基本要素:①得失电子的氧还对,②电解质溶液,③电极材料。详见辅导教材 p130表6-2及 p129例6。2.2.2 可逆电池的类型和特点:可逆电池通常分为单液化学电池、双液化学电池、电解质浓差电池和电极浓差电池四大