钯修饰镍网阳极无膜直接硼氢化钠燃料电池

被动式无膜碱性直接硼氢化钠燃料电池(DBFCs)具备高能量密度、低成本且无储氢需求等优点,被认为是一种极具发展潜力的便携式电化学电源。DBFC阳极常采用的非贵金属Ni,其价格低廉,且对硼氢化钠氧化反应(BOR)具有较高的催化活性,但也存在库伦效率较低、副产氢严重等问题,大大降低了阳极产电性能。为解决上述问题,本文采用电化学沉积法在高比表面积Ni网上沉积Pd制备了低载量Pd-Ni阳极,并研究了不同Pd载量对此阳极BOR性能的影响。结果表明,当Pd载量为0.3 mg·cm^(-2)时,构建的DBFC性能最佳,室温条件下其最高功率密度可达63 mW·cm^(-2),表现出良好的商业化应用潜力。

直接硼氢化钠燃料电池在不同运行条件下的放电特性研究

研究了以Ni粉为阳极催化剂、Pt/C为阴极催化剂、Nafion117为电解质膜的直接硼氢化钠燃料电池(DSBFC),通过电池的极化曲线、功率密度曲线,研究了DSBFC在不同阴极供料方式、不同温度和硼氢化钠浓度等条件下的放电特性。结果表明:阴极通加湿氧气有利于提高电池性能;随着硼氢化钠浓度的增加和温度的升高,电池性能都会提高;50℃时NaBH4浓度对电池性能影响更大,NaBH4浓度为0.5mol·L-1时温度对电池的性能影响更大。通过电流-时间曲线考察了电池的库仑效率及短期运行的稳定性。结果显示:在高温时电池放电相对平稳;NaBH4浓度越大,库仑效率越低;温度对库仑效率影响不大。以加湿氧气为氧化剂、硼氢化钠浓度为1.0mol·L-1、电池运行温度为80℃时,DSBFC性能最佳,最大功率密度为39.5mW·cm-2(0.5V)。

直接硼氢化钠燃料电池的研究进展

综述了直接硼氢化钠燃料电池(DBFC)的催化剂、电解液、隔膜以及工作条件的研究进展,并对硼氢根(BH4-)水解和NaBH4"穿透"等进行了论述。

直接硼氢化钠燃料电池用阳极催化剂AuNi/C

用硼氢化钠还原法制备了AuNi/C催化剂,进行了XRD分析和循环伏安测试。样品Au7Ni3/C的氧化峰电流密度最大,比样品Au/C提高了56.9%,且在XRD图中没有金属Ni的衍射峰,可认为Au与Ni形成了合金,它们的协同作用提高了催化活性。使用样品Au7Ni3/C的直接硼氢化钠燃料电池,在60℃时的最大功率密度为26.6 mW/cm2;随着电流密度的增大,库仑效率提高,电子转移数(N)变大;当电流密度为100 mA/cm2时,电子转移数增大到7.38并趋于稳定,接近理论值8。

硼氢化钠制氢技术在质子交换膜燃料电池中的研究进展

硼氢化钠储氢量高达10.6%,安全、无爆炸危险,携带和运输方便;供氢系统设备简单,启动速度快,产氢速度可调,因此是一个非常良好的氢载体,是为质子交换膜燃料电池供氢的理想储氢介质。硼氢化钠供氢系统也已逐步应用于质子交换膜燃料电池电源中。介绍了这种制氢方式的几项关键技术:硼氢化钠水解制氢催化剂、硼氢化钠制氢反应器、氢气净化系统等在质子交换膜燃料电池中的研究进展,并指出了今后的研究发展方向。

硼氢化钠-质子交换膜燃料电池的研究发展趋势

对硼氢化钠-质子交换膜燃料电池的国内外近期研究进行了综述,重点分析了硼氢化钠水解制氢用催化剂的制备、性能、水解制氢副产品再生和硼氢化钠-质子交换膜燃料电池系统的装置设计,提出了多组分合金化与多孔结构化催化剂的研究思路,强调了硼氢化钠-质子交换膜燃料电池系统研制的必要性和迫切性。

硼氢化钠在聚合物电解质膜燃料电池中的应用

间接硼氢化钠燃料电池(B-PEMFC)的氢源具有储氢效率高、长期存储稳定、制氢速率可控、水解产物环境友好及副产物偏硼酸钠(NaBO2)可回收利用等优点,但存在硼氢化钠(NaBH4)价格高、水解催化剂寿命短、NaBO2结晶析出和水热管理等问题;直接硼氢化钠燃料电池(DBFC)具有能量密度和开路电压较高、阳极催化剂价格低以及结构简单的优点,但存在BH4-在阳极水解和渗透的问题。

直接硼氢化钠/双氧水燃料电池研究

采用Pt/C作为催化剂成功地组装了直接硼氢化钠/双氧水燃料电池,并考察了不同操作温度、溶液流速和浓度条件下电池的放电性能。60℃时电池的最大比功率可以达到130mW/cm2,在40℃时0.1A/cm2放电条件下电池电压约为0.7V,性能明显优于相同条件下直接甲醇燃料电池。同时研究了不同厚度电解质膜对电池性能的影响,采用Nafion117膜(厚度175mm)的电池开路电压比Nafion112(厚度50mm)高约180mV,但Nafion112在高电流密度放电时表现出了更好的性能。因此,膜厚度不仅影响电池的内阻而且还会影响反应物的相互渗透。此外,还测试了短时间恒电流放电,电池性能未出现下降,而且放电后催化层和膜仍然保持紧密结合。

基于同步辐射的直接硼氢化钠燃料电池中阴极催化剂的原位测试装置

介绍了上海光源硬X射线微聚焦及应用线站的新型原位实验装置,可用于对直接硼氢化钠燃料电池(DBFC)中阴极催化剂进行原位X射线衍射和荧光模式的X射线吸收近边结构测试,为研究阴极催化剂催化氧还原反应(ORR)机理提供实时表征依据。为验证本原位装置的可行性,在DBFC(采用聚吡咯修饰的碳载氢氧化钴作为阴极催化剂)工作过程中对催化剂进行原位测试。结果表明,在DBFC放电过程中,催化剂中Co元素的价态和局域结构发生变化,催化反应过程中新相形成。表明该原位实验装置对于DBFC中阴极催化剂催化ORR机理的研究是可行的。

硼氢化钠水解制氢的研究

采用置换镀的方法在泡沫镍基体上获得不同载钌量的NaBH4水解制氢催化剂。实验结果表明,NaBH4水解制氢反应为零级反应,氢气生成速率随载钌量的增加而变快;当泡沫镍表面完全被钌覆盖时,载钌量为6%,相应的催化能力最强。与离子交换树脂载钌催化剂相比,泡沫镍载钌催化剂更稳定、耐用。实验还证实,30%比35%的NaBH4水溶液在相同的催化剂作用下更易发生水解反应;NaBH4水溶液中加入少量的NaOH有助于提高钌催化剂的催化性能。通过对NaBH4储氢体系的能量计算,说明采用该氢源体系的微型燃料电池的能量密度有望达到甚至超过锂离子电池的比能量水平。

质子交换膜和直接甲醇燃料电池进展

介绍质子交换膜燃料电池 (PEMFC)和直接甲醇燃料电池 (DMFC)的一些国内外新进展 ,简述这两类电池存在的主要问题及关键技术。对发展聚合物膜燃料电池提出了建议。

Nafion膜厚度对直接甲醇燃料电池性能的影响

采用Nafion 112、Nafion 115和Nafion 117膜作为电解质组装直接甲醇燃料电池 ,通过测量电池的极化曲线 ,研究了Nafion膜厚度对直接甲醇燃料电池性能的影响。结果表明 :在放电情况下 ,电极和工作条件固定的直接甲醇电池的性能是由甲醇的渗透量和膜电导共同控制的。在低电流密度下 ,甲醇的渗透量是影响电池性能的主要因素 ,使用厚膜组装的电池表现出了更好的性能。而在高电流密度时 ,甲醇渗透量减小 ,膜电导成为主要因素 ,所以使用薄膜组装的电池性能较好。由Nafion 112膜组装的电池在 75℃、1mol/L甲醇浓度、0 .2MPa的氧气条件下 ,功率密度可达 12 0mW /cm2 。考察了电池短期运转 (4 0h)的稳定性。

直接甲醇燃料电池新型聚合物膜的研究

通过溶液共混方法 ,制备了聚偏氟乙烯与聚苯乙烯磺酸 (PVDF_PSSA)、聚偏氟乙烯与Nafion(PVDF_Nafion)两种共混膜 .研究了膜组成对膜电导率和甲醇透过率的影响 .与Nafion 1 1 7膜相比 ,PVDF_Nafion共混膜在Nafion含量为 2 5wt%时 ,电导率σ下降 2个数量级 ,而甲醇透过率P却降低 3个数量级 .若以 (σ/P)为综合指标 ,则PVDF_Nafion共混膜和PVDF_PSSA共混膜的综合性能分别比Nafion 1 1 7膜高约 4 0倍、1

直接甲醇燃料电池中的膜性能比较

制备了磺化聚醚醚酮(SPEEK)和磺化酚酞型聚醚砜(SPES-C)两种质子交换膜,考察了其质子导电和阻醇性能.实验发现,两种新型质子交换膜具有一定的化学稳定性和质子电导率,尤其在高温下两种新膜的质子电导率与Nafion膜接近.两种新膜的甲醇透过系数要比Nafion膜的低1～2个数量级.分别以两种新型膜和Nafion115膜为电解质制备了直接甲醇燃料电池膜电极,讨论了膜材料的性能对直接甲醇燃料电池性能的影响.结果表明,膜材料的阻醇性越好,电池的开路电压越高;膜的电导率越高,在较高电流密度区域内电池的性能越好.

直接甲醇燃料电池质子膜研究进展

本文对直接甲醇燃料电池 (DMFC)质子交换膜的要求及目前的研究状况作了简要的概述 ,特别是从基膜材料结构角度进行分类 ,较详细地介绍分析以Nafion膜为代表的全氟磺酸膜的各种改性研究及以PBI、PEEK、PSU等基膜材料为代表的聚芳环系列的DMFC质子交换膜的研究情况。总结了质子交换膜的一些研究方法 。

直接甲醇燃料电池中质子交换膜的研究进展

质子交换膜是直接甲醇燃料电池(DMFC)的关键部件之一.本文系统地介绍了近三年来DMFC中质子交换膜研究的最新进展.

硼氢化钠水解给PEMFC供氢的研究

硼氢化钠因具有较高的理论储氢密度(10.7%)、可长期稳定储存、水解过程温和,并且规模可以根据用户需要而调整、全过程环境友好等优点,其水解制氢可作为质子交换膜燃料电池(PEMFC)供电系统的在线氢源,是近年来被广泛关注的制氢技术。使用自制的水解制氢催化剂及制氢装置,研究了硼氢化钠水解氢气对PEMFC单电池以及电堆性能的影响,发现在试验条件下该制氢装置给小功率(<60W)PEMFC供氢时,电池性能与气瓶供氢时基本相同;而给较大功率(如500W)PEMFC供氢时,电池逐渐被毒化,性能远低于使用纯氢时且性能不可恢复。

直接甲醇燃料电池用质子交换膜研究进展

目前,全氟磺酸系列膜(如Nafion系列膜)在直接甲醇燃料电池(DMFC)中得到较为广泛的应用,但其成本较高;阻醇性能差;在膜内水含量较低或温度高于100℃又无水补充时,电导率会明显下降,不利于高温(>100℃)DMFC运行.因此,专家学者们正在研究、开发阻醇的廉价的质子交换膜.对近两三年各国研究的应用于DMFC中的阻醇的廉价的质子交换膜进行简要介绍和性能比较.

直接甲醇燃料电池用有机-无机杂化质子交换膜研究进展

介绍了直接甲醇燃料电池用有机-无机杂化质子交换膜的研究目的和意义,综述了杂化膜的种类、制备方法、结构与性能和质子传输机理,展望了杂化膜的研究方向。

阴离子膜直接甲醇燃料电池

目前质子交换膜直接甲醇燃料电池(PEM-DMFC)面临着甲醇在阳极的电氧化性能差和甲醇从阳极渗透到阴极严重这两大难题。阴离子膜直接甲醇燃料电池(AEM-DMFC)由于采用碱性体系阴阳极的电催化性能大幅提高,电渗析方向的改变减小了甲醇从阳极向阴极的渗透,这些优点有望解决PEM-DMFC目前所面临的难题。主要论述了阴离子膜DMFC的原理,及与质子膜DMFC对比,并对甲醇在碱性条件下电氧化催化剂,氧化机理及反应速率影响因素进行介绍和评述以及对AEM-DMFC的发展做出了展望。