大功率质子交换膜燃料电池电堆膜电极一致性研究

随着燃料电池应用领域的拓宽以及应用规模的不断扩大,大功率燃料电池电堆的需求也不断上升。大功率燃料电池电堆的电压一致性是衡量或影响电堆性能的重要指标。对某公司生产的65 kW大功率电堆进行了单电池一致性的研究,考察不同运行条件对于电堆一致性的影响,并对其产生的可能原因进行了深入的研究和讨论。研究结果表明:在额定功率和给定的运行条件下,电堆表现出了较好的一致性;电堆输出功率、电堆温度和温差、反应气体计量比、气体湿度等对电堆膜电极一致性均有较大的影响。其中输出功率、空气计量比、气体湿度对于电堆一致性的影响最为强烈,输出功率增高、空气计量比和空气湿度降低均会大幅度降低电堆的一致性。在研究结果的基础上,提出了保持大功率燃料电池电堆一致性的运行条件的建议。可为改善大功率电堆的设计和优化大功率电堆的运行条件,及促进我国燃料电池技术及产业的发展提供参考。

具有中孔结构的SO_4^(2-)/Zr-HMS型固体超强酸的合成和结构表征

用 TEOS-Zr-HAD-H2 O-Ethanol体系合成了 Zr-HMS的中孔分子筛 ,脱除模板剂后用 0 .5 mol/ L硫酸处理和 5 5 0℃高温焙烧 3 h,制得一种中孔 SO2 -4 / Zr-HMS超强酸催化剂 .采用 XRD对其结构进行表征 .用指示剂法、 TG和 NH3-TPD对其酸性进行了表征 .结果表明 ,经过一系列处理后制得的 SO2 -4 / Zr-HMS催化剂具备 HMS中孔分子筛的结构特征 ,其酸强度可达 H0 =-1 3 .75 .在锆及 SO2 -4 含量远远低于 SO2 -4 / Zr O2 的条件下 ,SO2 -4 / Zr-HMS催化剂对于苯酐和正丁醇酯化反应的活性仍高于 SO2 -4 / Zr O2

SO_4^(2-)/Fe_2O_3超强酸催化剂的制备及其对乙酸/丁醇酯化反应的催化作用

SO_4~2/Fe_2O_3超强酸是由3种来源的Fe_2O_3制备而成。研究了H_2SO_4浓度、焙烧温度、以及其它制备条件对催化活性的影响。实验结果表明:3种SO_4^(2-)/Fe_2O_3对乙酸/丁醇的酯化反应均有活性。最佳结果是在2h之内,转化率>90％。经XRD分析,在SO_4~2/Fe_2O_3中无硫酸盐存在。

SO_4^(2-)/ZrO_2-SiO_2催化剂的结构及其形成过程

The structure and the forming process of SO42-/ZrO2-SiO2 catalysts were investigated by TG and DTA. The restraint of silica to the crystallization of the catalysts and the relations of weight loss temperature and loss amount of sulfur oxide bonded to the surface of the catalysts with the contents of zirconia were revealed by experimental results. The forming process of the catalysts was also explored by these techniques, some very important information, which will be useful for understanding the structure and properties of catalysts, were obtained.

固定床固体酸催化乙酸/丙烯酯化合成乙酸异丙酯

在固定床反应系统中，考察了几种固体酸催化剂对于乙酸／丙烯酯化反应的催化作用，研究了温度、压力、进料空速以及原料中水的含量对催化剂活性的影响。实验发现：对于ＨＤ－１催化剂，在１３０℃、１１ＭＰａ、乙酸进料空速（ＬＨＳＶ）为２５２ｈ－１的条件下，乙酸单程转化率可达８８６％，生成乙酸异丙酯的选择性可达９９％，催化剂连续运转１００ｈ，活性无明显的变化。

Ni－Fe／SiO_2催化剂催化油脂加氢作用研究（Ⅰ）──催化剂的制备及其活性

Ｎｉ－Ｆｅ／ＳｉＯ_２催化剂催化油脂加氢作用研究（Ⅰ）──催化剂的制备及其活性廖世军，胡珍珠，易回阳，千载虎，郭灿雄（湖北师范学院化学系，黄石，４３５００２）（吉林大学化学系）关键词加氢，植物油，Ｎｉ－Ｆｅ／ＳｉＯ_２催化剂油脂加氢反应具有重要的经济价...

合成条件对SiO_2介孔空心微球形貌及结构的影响

以十二胺为主模板剂、聚乙二醇1000为辅助模板剂合成了具有介孔孔壁、比表面积高达951m2/g的空心二氧化硅微球(HSSM).考察了温度、浓度、溶剂等合成条件对HSSM结构及形貌的影响.实验结果表明:合成温度及溶剂对HSSM的结构及形貌影响显著;最佳的水/乙醇体积比为5∶2,此条件下可得到外表光滑、有序度高的空心微球;水/乙醇体积比高于6∶1时,空心微球形貌不规整,有序度也较低;水/乙醇体积比低于4∶3时,得到有序度良好的褶皱状形貌介孔材料;最佳的合成温度约为30～40℃,低于该温度时合成的样品难以形成空心微球结构,而高于该温度时空心微球结构将受到破坏;混合模板剂浓度增加到0.038mol/L及以上时,可以得到空心微球,否则只能得到实心微球.

新型氮掺杂碳基非金属催化剂的制备及其氧还原性能

以三聚氰胺和聚苯胺为前驱体,在Ar气氛保护下采用高温碳化的方法制备了一种新型的用于燃料电池阴极氧还原反应的氮掺杂碳基非金属电催化剂.考察了前驱体组成、碳化温度等因素对催化剂性能的影响,并利用XRD、TEM、DSC-TGA、Raman光谱及FT-IR等对催化剂进行了表征.结果表明:最佳的碳化温度为900℃;采用两次热处理和一次酸处理的过程有利于提高催化剂的活性;该催化剂在0.1 mol/L的HClO4电解液中具有良好的电化学活性和稳定性,10000圈循环伏安扫描后,催化剂的电化学活性不但没有衰减反而有所增强,其氧还原反应的半波电位达到0.42 V(vs.Ag/AgCl),极限扩散电流则几乎与目前最先进的Pt/C催化剂等同;Koutecky-Levich方程分析表明,催化剂氧还原反应按四电子机理进行.

催化剂SO_4^(2-)/ZrO_2-SiO_2与SO_4^(2-)/ZrO_2结构及性能比较

从活性、结构及酸性方面，对催化剂SO－／ZrO_2－SiO_2及SO／ZrO2进行了比较研究实验结果表明：两种催化剂在骨架结构特征上具有显著的差别，一般在400℃以上焙烧的SO－／ZrO2催化剂均为结晶态的，SiO2的引入对SO－／ZrO2－SiO2催化剂中氧化锆的结晶具有强烈的抑制作用；一般在800℃以下焙烧的SO－／ZrO2－SiO2催化剂均为非晶态结构；在800℃以上焙烧硅锆摩尔比大于8的样品时，可得到一种可能是由于锆进入了氧化硅的晶格而形成的具有新的结构的结晶态物质；BET法测得500℃焙烧的SO－／ZrO2－SiO2催化剂的比表面积为400m2／g左右，而催化剂SO－／ZrO2的比表面积仅为100m2／g左右；吸附吡啶的红外光谱表明，SO－／ZrO2－SiO2催化剂的Lewis酸量明显高于SO－／ZrO2催化剂．对于乙酸／丁醇酯化反应。

SO_4^(2-)/ZrO_2-SiO_2 超强酸催化剂研究 (Ⅰ)—制备及对乙酸/丁醇酯化反应的催化活性(英文)

采用 0 .3～ 2 .0mol/dm3的硫酸水溶液浸渍预焙烧过的二元氧化物 ,然后在 4 50～ 6 50℃的温度下焙烧 3～ 5h ,制得SiO2 /ZrO2 摩尔比为 1∶9～ 30的SO4 2 - /ZrO2 -SiO2 催化剂 .ZrO2 -SiO2 二元氧化物前体由沉淀 /混合沉淀法制得 .对于乙酸 /丁醇酯化反应 ,所制得的催化剂的活性比传统的SO2 - 4/ZrO2 催化剂高 6～ 10倍 .考察了SiO2 /ZrO2 摩尔比 ,硫酸水溶液浓度 ,预焙烧温度和焙烧温度等制备条件对催化剂活性的影响 .SiO2 /ZrO2 摩尔比为 10～ 15,以 1.0mol/dm3硫酸溶液浸渍 ,且在 550℃温度下焙烧制得的催化剂表现出最好的催化活性 .

固体酸催化剂催化酯化反应研究(Ⅱ)——液相酯化反应的动力学及机理

研究了以改性离子交换树脂为催化剂时的乙酸/正丁醇液相酯化反应动力学.实验结果表明,在给定条件下的反应为表观一级反应,124℃时的反应表现速率常数为3.5×10^(-2)min^(-1),且反应为—复杂反应.依据实验结果,提出了固体酸催化剂作用下的液相酯化反应机理.

促进型Pt/C类催化剂对甲醇的电氧化作用

研究了硅钼酸、磷钨酸促进型Pt/C类催化剂对甲醇的电氧化作用.采用循环伏安法和线性伏安法考察了催化剂的制备方法、添加剂、甲醇浓度、反应温度等因素对催化剂活性的影响,并用XRD和EDS技术对催化剂进行表征.结果表明:Mo含量(质量分数)为7.87%的Pt-Ru-Mo/C催化剂的活性为Pt-Ru/C商品催化剂(E-TEK)活性的1.65倍;添加硅钼酸和磷钨酸可以使得活性组分的分散度提高,从而显著提高催化剂的活性和抗毒性能.

陶瓷无氰电镀银新工艺研究

介绍了一种在陶瓷上实现无氰电镀银的新工艺，包括采用ＡｇＮＯ３－葡萄糖体系化学镀的方法首先在陶瓷上预镀一层银，然后在咪唑－磺基水杨酸双络合体系中电镀银。本工艺具有镀层结晶致密、光亮度好以及镀液稳定性好、易维护、无毒、无污染等优点。文中对主要优化工艺条件作了介绍。

有机溶胶法制备Pt/C催化剂的影响因素

考察了有机溶胶法制备催化剂的过程中,碳载体的预处理、反应气氛、还原温度以及起始还原pH值等因素对制得的催化剂性能的影响.实验结果表明:在适当温度下对碳载体进行热处理可以显著改善活性组分的分散度和提高催化剂的性能,最佳的处理温度为300℃;在氮气气氛下制备的催化剂的性能明显优于在空气气氛下制备的催化剂;一般情况下,较低的还原温度有利于获得分散度较高的催化剂,最佳的还原温度为140℃左右,高于此温度制得的催化剂的性能有下降趋势;最佳的起始pH值为11左右.采用优化条件制备的Pt/C催化剂对甲醇氧化的电化学性能优于商品Pt/C催化剂.

有机溶胶法制备高分散纳米催化剂的研究进展

介绍了有机溶胶法制备纳米催化剂的原理、工艺过程和分类,综述了有机溶胶法在制备高分散纳米催化剂应用中的最新研究进展,分析了制备过程中影响催化剂粒径大小及分布的因素(溶剂、还原剂、pH、外部环境等),指出了目前有机溶胶法在制备纳米催化剂应用中存在的问题,评述了有机溶胶法制备纳米催化剂的特点及发展方向。有机溶胶法作为一种绿色、简易的纳米催化剂制备方法,将会在高分散纳米催化剂制备中得到越来越广泛的应用。

镍铬不锈钢用作电积铜过程阳极材料的电化学行为研究

本文研究了不锈钢作为电积铜过程的阳极材料的电化学行为,测量了分解电压及其过电位,并且与传统的Pb阳极进行了比较。结果表明:在温度低于20℃的条件下,镍铬不锈钢具有比Pb低的分解电压和比Pb低得多的析O_2过电位。用其取代传统的Pb阳极板是可行的,并且可以显著地节约能耗。但是,当温度高于20℃时,不锈钢电极的耐酸蚀,抗氧化性能较差。文中通过对Pb板及不锈钢板的电解过程的表面变化情况的研究探讨了关于过电位的一些问题。

固定床固体酸催化连续反应－蒸馏法生产醋酸乙酯的研究

在一连续反应－蒸馏装置中采用自制的一种固体酸催化剂进行了醋酸乙酯的反应研究。催化剂在反应条件下显示了很高的活性和良好的选择性，所得粗酯产品与传统的以Ｈ＿２ＳＯ＿４为催化剂的连续反应－蒸馏工艺所得产品的质量完全相同。由于催化段出口物的酯含量比传统工艺的蒸发混合物的酯含量要高。分馏相对比较容易进行，因此能耗比传统工艺有所降低，连续运转一个多月的试验表明：催化剂具有很好的稳定性和寿命。

SO_4^(2-)/ZrO_2-SiO_2 超强酸催化剂研究 (Ⅱ )——结构表征(英文)

采用FTIR ,XRD ,XPS和TG_DTA等表征了一组具有不同组成的由沉淀 -混合沉淀法制得的SO2 - 4/ZrO2 _SiO2 超强酸催化剂 .由实验结果可知 ,催化剂的超强酸点可能是由于SO2 - 4基团与二元氧化物中的锆相互作用而产生的 .与SO2 - 4/ZrO2 催化剂不同的是 ,即使在 6 5 0℃以上温度下焙烧的SO2 - 4/ZrO2 _SiO2 催化剂也是无定型的 .80 0℃以上焙烧前体二元氧化物时 ,按照锆硅比的不同将出现两种不同的情况 ,硅锆比小于 8时 ,其XRD谱图上出现属于四方晶型的二氧化锆的衍射峰 ;而当硅锆比大于 8时 ,XRD谱图显示产生了一种新型的结晶体 .研究结果表明 ,SO2 - 4基团与二元氧化物中Zr原子作用形成了酸性中心 .

SO_4^(2)/ZrO_2-SiO_2超强酸催化剂研究(Ⅲ)——酸性及比表面积(英文)

系统地研究了SO2 - 4/ZrO2 _SiO2 催化剂的酸性和比表面积 ,采用吸附吡啶的红外光谱法、BET法以及指示剂法考察了催化剂的组成、温度以及其他处理条件对催化剂酸强度以及催化剂比表面积的影响 .实验结果表明 :在硅锆比小于 10时 ,SO2 - 4/ZrO2 _SiO2 催化剂的比表面积随催化剂中硅锆比的增高而增大 ;在硅锆比为 10左右时 ,比表面积可高达 4 40m2 / g ,数倍于SO2 - 4/ZrO2 催化剂的比表面积 .在相同处理条件下 ,SO2 - 4/ZrO2 _SiO2 催化剂的酸强度低于SO2 - 4/ZrO2 的酸强度 .

高性能燃料电池催化剂的研制及其在5KW常温常压免增湿电堆中的应用

在采用有机溶胶法制得了一类活性组分高度分散的具有良好的低温活性的高性能催化剂的基础上,进行了催化剂的10克级放大试验,实现了燃料电池催化剂的小批量生产。催化剂的活性组分颗粒度可达2.8nm,活性比表面积可达450m2/g Pt;使用自己小批量生产的催化剂,采用自己提出的一种直接涂膜技术和免增湿技术,研制出了面积为275cm2的大面积免增湿膜电极,并且成功地设计和组装出了一台5KW的常温常压免增湿氢,空燃料电池电堆,电堆各项指标达到或者优于目前国内外报道的结果。