高岭石插层-超声法剥片可行性研究

采用插层法和超声法相结合的方法对高岭石进行剥片。本试验选用三种插层剂进行插层,即尿素、醋酸钾和DMSO,分别采用饱和溶液浸泡法、吸潮法和微波插层法,先制备出高岭石的插层复合物,再对其进行超声处理。运用超声法尝试将高岭石插层复合物剥片,研究其插层及剥片效果,探讨超声剥片的可行性。经试验,采用醋酸钾作插层剂时,效果显著,有望用于工业生产。

CuZnAlZr整体式催化剂上甲醇氧化重整制氢的研究

制备和筛选出用于甲醇氧化重整制氢的CuZnAlZr整体式催化剂,并考察了水醇比、氧醇比和液体空速等条件对该催化剂上甲醇氧化重整制氢反应的影响,结合对该反应所做的理论计算,得到反应的最佳条件为水醇摩尔比1,氧醇摩尔比0.22,液体空速0.96h-1。

加氢站氢气运输方案比选

首先结合文献定性介绍了现有氢气运输方式,然后对氢气通过长管拖车、槽车及管道运输的运输成本、能源消耗及安全性进行深入研究.运输成本通过建立加氢站氢气运输成本模型进行分析,结果表明上海大规模氢气运输的长管拖车运输成本为2.3元.kg-1,液氢运输成本为0.4元.kg-1,管道运输成本为6元.kg-1.氢气液化能耗占自身低热值30%以上,约为压缩能耗的3倍左右,但气态氢气运输能耗高于液氢运输能耗.运输中尽管存在如高压、液氢蒸发以及氢脆等安全风险,但都可通过设计、规范等措施避免.根据分析结果,对于上海近期千辆级规模燃料电池汽车的发展计划,长管拖车输送氢气是最佳方案.

小型加氢站网络的成本分析

在2008年之前，上海的燃料电池汽车数量将达到百辆级规模，为了示范运行这些车辆，迫切需要建立一个有若干个加氢站组成的小型网络来提供加氢服务，为此需要确定投资运营成本。本文通过建立氢气运输成本模型（HTCM）和加氢站成本模型（HSCM），以90辆燃料电池轿车和10辆燃料电池公交车为服务对象，对由4种不同类型共5个加氢站组成的小型网络为案例，计算了每个加氢站的投资运行成本、氢气使用成本。结果表明，整个加氢站网络的年均总成本大约为769万元，而氢气的最终使用成本依据不同的供氢方式在30-77元／kg之间。

湿混法制备甲醇氧化重整制氢CuZnAlZr催化剂

用简易湿混法制备了用于甲醇氧化重整制氢的CuZnAlZr催化剂,与共沉淀法制备的催化剂比较,结果表明,湿混法制备的催化剂具有相当的中高温活性和略低的低温活性,有较高的CO2选择性。XRD、TPR、TGDSC等表征结果显示,湿混法制备的催化剂中铜组分易于向表面迁移和富集,并可能与氧化铝作用生成铜铝复合氧化物,具有了更高的Cu分散度和Cu0比表面浓度。湿混法制备的催化剂对甲醇氧化重整反应有较好的稳定性,经100h的连续反应,在275℃时甲醇转化率在90%以上,重整气中氢气体积分数大于60%,CO2选择性接近99%。

SO_2气体对质子交换膜燃料电池阴极性能的影响

将5×10^-8～3．2×10^-6（空气中的体积含量）的SO2通入质子交换膜燃料电池（PEMFC）单电池阴极，研究了SO2对PEMFC性能的影响．实验得到的电压-时间（V-t）曲线和极化（V-I）曲线表明，空气中SO2含量达到5×10^-7时，将对PEMFC的性能产生显著的和不可逆的影响，且SO2浓度越大电池性能的下降幅度越大．对SO2影响前后的电化学交流阻抗谱（EIS）的解析表明，电池电荷传递阻抗（Rct）的变化可逆，而阴极的表面状态发生了不完全可逆的变化．循环伏安（CV）实验数据进一步证明，SO2毒化后阴极的活性电化学表面积（EAS）缩小．

质子交换膜燃料电池冷启动机理及冷启动策略

本文在文献的基础上阐述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的冷启动机理,并分析了PEMFC典型的冷启动过程。在此基础上,讨论和归纳了PEMFC的冷启动影响因素,归纳出了影响PEMFC冷启动过程的关键因素,并将现有的PEMFC冷启动策略按照自启动和辅助启动两大类别分别论述了各种冷启动策略的原理,对其优缺点加以评述。最后通过理论分析和计算认为,在PEMFC阴极侧通入热空气的方法可能是实现PEMFC辅助冷启动最为有效的策略之一,也可能是未来解决PEMFC冷启动的有效方法,值得进行深入研究。

插层-超声复合法制备高岭石纳米晶体及棒状晶体的出现

本文采用一种新型的复合方法制备高岭石纳米晶体。采用插层法和超声法相结合对高岭石进行剥片,先用吸潮法制备出高岭石/醋酸钾的插层复合物,再对插层复合物进行超声处理。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和电子衍射研究了剥片前后高岭石形状、大小及其结构的变化。实验结果表明,在1小时的超声处理后就已达到明显的剥片效果,BET测试比表面积从8.24m2/g达到52.29m2/g;同时处理后的高岭石颗粒保持了完整的晶体结构。另外,超声处理后发现部分高岭石晶体出现了新型纳米棒状结构。

PT/CE_(0.75)ZR_(0.25)O_2的催化性能及其氧移动性的^(18)O同位素交换表征

采用浸渍法制备了PT/CE0.75ZR0.25O2催化剂,考察了催化剂对乙醇及CO的氧化活性,并采用18O同位素交换、乙醇程序升温表面反应(C2H5OH-TPSR)、一氧化碳程序升温脱附(CO-TPD)和程序升温还原(H2-TPR)等技术对催化剂进行了表征.结果表明,PT/CE0.75ZR0.25O2催化剂表现出较高的乙醇和CO氧化活性,其催化活性随着PT负载量的增加而提高.当PT负载量为3%时,活性最高.继续增加PT负载量,催化剂活性下降.C2H5OH-TPSR和CO-TPD结果表明,催化剂对乙醇或CO的氧化活性与从催化剂表面脱附出来的CO2量有对应关系,CO2脱附量越大,催化剂活性越高.18O同位素交换结果表明,表面氧交换能力与其氧化活性有一定对应关系,催化剂的表面氧交换能力越高,氧化活性越高.

Pt含量对燃料电池膜电极组件结构及性能的影响

本文基于Catalyst Coated Membrane(CCM)技术,采用70%Pt/C催化剂制备质子交换膜燃料电池(PEMFC)的核心部件膜电极组件(Membrane electrolyte assembly,MEA)。考察了电池的放电性能,并利用循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)、扫描电镜(SEM)等技术对电池的电化学性能进行了表征。研究表明采用质量分数为70%的Pt/C催化剂与Nafion的最佳质量比例为6:1,MEAΩ在600mA/cm^2电流密度下,电压能达到0.69V,催化层的厚度显著降低,性能也明显优于40%Pt/C催化剂制备的MEA。

PTFE的添加封燃料电池膜电极结构和性能的影响

本文考察了阴极侧添加不同含量PTFE封质子交换膜燃料电池（PEMFC）膜电极（MEA）结构及性能的影响。分别采用扫描电镜（SEM）、循环伏安（CV）和电化学交流阻抗谱（EIS）技衡对PEMFC的微观结构、电化学性能进行了表征。通过电池的放电曲线发现PTFE的添加对电池的性能有很大影响：当阴极催化剂中PTFE的含量≤10％时，燃料电池的性能随PTFE含量的增加而提高；但进一步提高PTFE的含量，电池性能反而下降。SEM、CV及EIS结果表明，适量PTFE的添加增加了催化剂的分散度并有助于催化剂之间的孔隙形成网状结构，从而提高了电化学反应的活性面积，并促进电荷传递及氧气、水的傅质过程。但过量的PTFE可能会导致形成无孔膜，使得傅质阻抗以及电荷傅递阻抗变大，导致电池性能降低。