直接甲醇燃料电池管状阴极的制备与性能

以管状金属钛网为支撑体,采用浸涂工艺在其外表面依次制备了气体扩散层、Pt/C催化层和Nafion膜,制得管状阴极,并分析了影响电池性能的因素.研究结果表明,采用浆液浸涂工艺制备的阴极气体扩散层与催化层,均具有有利于气体传质和电化学反应的多孔结构.随着阴极催化剂载量的增加,单电池的性能也逐渐提高.当Pt载量为4.3 mg/cm2时,常温下以空气作为氧化剂,电池功率密度峰值约为12.3 mW/cm2,而同样的电池,在60℃下以氧气作为氧化剂,则可以达到40.0 mW/cm2,这表明温度和氧化剂种类与催化剂载量一样,是影响电池性能的重要因素.电池经约100 h工作时间后进行的等电压放电试验结果表明,该管状Ti基阴极的电化学稳定性优良.

MCMB/G制备DMFC管状阴极支撑体及电池性能

采用中间相炭微球/石墨(MCMB/G)作为炭前驱体材料,采用凝胶注模成型工艺制备DMFC管状阴极支撑体素坯,并通过1 000℃埋炭烧结工艺制备了管状支撑体烧结体。在此基础上,采用涂覆和包覆工艺,分别制备了管状阴极和平板阳极,组装了膜电极和异型单电池。结果表明,所制备的管状阴极支撑体表面光滑且未变形;管状阴极表面的扩散层和催化层为多孔结构,大部分孔径处于亚微米级,这有利于传质和提高催化效率;通过组织和单电池性能研究,证实了MCMB/G作为异形阴极支撑体的可行性。

异型DEFC管状阴极传质过程的模拟研究

以中间相碳微球(MCMB)、石墨粉为原料用凝胶注模成型工艺制成阴极管烧结体,并在烧结体外涂覆扩散层、Pt/C催化层和Nafion膜制备管状阴极.利用CFD软件对直接乙醇燃料电池(DEFC)管状阴极的传质过程进行模拟计算和研究,在不同的工作温度、阴极扩散层孔隙率、进气压力以及阴极催化层厚度的条件下,分析DEFC阴极催化层表面的液态饱和度、氧气的摩尔质量分数的变化情况.结果表明:增大阴极扩散层孔隙率、进气压力、催化层厚度和电池温度有利于阴极的传质过程.

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。

圆形直接甲醇燃料电池阴极涂覆装置的设计

针对圆形直接甲醇燃料电池阴极扩散层及催化层的涂覆现状,结合该电池形状及涂覆特点,设计一种可实现连续、自动涂覆的旋转涂覆装置.阐述了利用电极旋转时所受的力使浆料均匀涂覆在电极支撑体表面的原理,分别给出涂覆装置的传动结构、烘干结构、整体结构设计,并指出设计中需要注意的要点及改进的方向.结果表明,该装置涂覆连续性强,均匀性好,可以在一定程度上减小涂覆的劳动强度与重复强度,提高涂覆效率.

异型Ti电极直接乙醇燃料电池的制备与性能

采用Pt/C作为阴极催化剂,PtRu/C作为阳极催化剂,Nafion115和Nafion液涂覆膜作为质子交换膜,管状Ti丝(管)和平板式Ti网作为制备异型直接乙醇燃料电池的阴极和阳极的载体材料,制备管状阴极和平板阳极.观察了异型阴极和阳极的组织和结构,并通过单电池试验,研究了异型电极对直接乙醇燃料电池(DEFCs)性能的影响.结果表明,管状阴极涂覆的Nafion膜均匀一致,阳极催化剂与Ti网的结合能力较强,较高的O2流量有利于提高DEFCs单电池的性能,当膜载量达到25.0 mg/cm2以上时,会提高DEFCs单电池阻抗,当膜载量小于20.2 mg/cm2时,电池的使用寿命大大降低.

Pt-SnO_2/C电催化剂异型直接乙醇燃料电池的性能

以掺杂石墨粉的中间相碳微球(MCMB/G)烧结管为阴极支撑体,采用浸涂工艺分别制备了扩散层和催化层,通过在其外表面包裹Nafion 117膜制得管状异型阴极并组装成异型直接乙醇燃料电池,采用水热乙二醇制备了适用于直接乙醇燃料电池的阳极电催化剂,并通过XRD,TEM和EDS等技术对其进行了表征.采用线性循环伏安曲线、交流阻抗等测试手段,对Pt-SnO2/C电催化剂异型直接乙醇燃料电池进行了性能测试,并考察了温度、氧气流量等对电池极化性能的影响.结果表明:异型电池阻抗大于传统的平板电池,但其活化后电池阻抗明显下降;较高的氧气流量和较高的工作温度有利于提高电池性能;60℃条件下,Pt-SnO2/C电催化剂异型直接乙醇燃料电池功率密度达到8.5 mW.cm-2.

异型直接乙醇燃料电池的制备及电性能研究

针对阳极板和阴极管制备的直接乙醇燃料电池(DEFC)存在的不足,采用管状阳极、管状阴极和Nafion117膜组装了异型DEFC。采用循环伏安特性曲线及交流阻抗等手段对组装的DEFC进行了电化学性能测试。考察了温度、乙醇浓度等对电性能的影响,并进行了电池稳定性测试。实验结果表明:电池操作温度及乙醇溶液浓度对电池性能影响较大,较高的温度比较有利于电池性能的提高,乙醇浓度在1mol/L的情况下效果最好;氧气流量对电池性能影响不大,但适当提高氧气流量对电池性能有利;通过电池的交流阻抗及稳定性测试,在1h内电池放电稳定性良好,15℃和60℃情况下,电流密度分别为42mA/cm^2和27mA/cm^2。在60℃,电解质为0.5mol/L硫酸和1mol/L乙醇溶液,氧气流量为100mL/min的情况下,电池的功率密度可达9.5mW/cm^2。

(TiB+TiC)/TC4复合材料电解钻孔试验研究

钛基复合材料是一种典型的难加工材料,采用传统机械加工方法存在加工效率低和加工质量差等问题。利用电解加工技术,采用直径为10mm的管状阴极,对(TiB+TiC)/TC4复合材料进行电解钻孔加工试验研究。进行了(TiB+TiC)/TC4复合材料的电化学特性研究,测量了(TiB+TiC)/TC4复合材料在10%NaNO_(3)溶液中的极化曲线和电流效率。探究了加工电压、电解液压力对加工精度的影响。结果表明,当加工电压为30V,电解液压力为0.6MPa时,电解钻孔可以在1mm/min的进给速度下稳定加工。当加工的盲孔深径比为3.06时,孔的圆度误差为41.1μm,锥度为0.4°,具有较高的加工精度。