导读:本文包含了直接硼氢化钠燃料电池论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:直接硼氢化钠-过氧化氢燃料电池,双金属纳米催化剂,阳极催化剂,硼氢化钠氧化
直接硼氢化钠燃料电池论文文献综述
魏微[1]（2016）在《直接硼氢化钠-过氧化氢燃料电池纳米阳极催化剂的研究》一文中研究指出直接硼氢化钠-过氧化氢燃料电池(DBHFC)是一种用硼氢化钠(NaBH_4)作为燃料,直接转化为电能的装置,具有理论比能量大(9.3 Wh g-1)、理论开路电压高(3.01 V)等优点而引起研究者的广泛关注。而阳极催化剂是影响DBHFC性能的重要因素之一,目前,DBHFC常用的阳极催化剂主要为贵金属,如Pt、Au、Pd等,高昂的催化剂成本严重的阻碍了DBHFC的商业化。而通过在贵金属中掺杂3d过渡态金属,能有效地改善催化剂的性能,降低催化剂成本,提高燃料利用率。本论文将3d过渡态金属Fe掺杂于贵金属Pt和Au中,制备出一系列相对催化活性较高和相对成本较低的DBHFC阳极催化剂。主要研究内容如下:1、采用浸渍还原法制备了不同原子比的Au-Fe/C双金属催化剂,通过循环伏安(CV)、计时电流测试(CA)、计时电位测试(CP)等电化学测试方法,研究了催化剂对BH_4-的电催化氧化行为、电化学活性面积,并将Au-Fe/C催化剂作为DBHFC阳极催化剂进行电池性能测试,研究结果表明:虽然Au-Fe/C具有较高的电化学活性和电池性能,其中Au50Fe50/C具有最大的电化学活性和电池性能,其最大功率密度为34.9 mW cm-2,而在同等测试条件下的Au/C催化剂的最大功率密度只有21.8 mW cm-2。2、采用浸渍还原法制备了不同原子比的Pt-Fe/C双金属催化剂,通过TEM和XRD测试,对催化剂的形貌和结构进行了表征,通过CV分析了催化剂BH_4-催化氧化的电化学行为和电化学活性面积,进一步分析了催化剂性能提高的原因,催化剂的DBHFC测试结果表明Pt-Fe/C双金属催化剂的电池性能要优于单金属Pt/C,其中Pt67Fe33/C的功率密度最大,其最大功率密度为65 mW cm-2高于而同等测试条件下的Pt/C催化剂(35 mW cm-2)。3、从动力学的角度,研究了Au-Fe/C和Pt-Fe/C电极上的氧化行为,以及BH_4-的电催化氧化过程中的相关动力学特性。求得BH_4-在Au/C和Au-Fe/C、Pt/C和Pt-Fe/C电极上氧化转移的电子数以及BH_4-在Au/C和Au50Fe50/C电极在电位为-0.1 V时、Pt/C和Pt67Fe33/C电极在电位为-0.5 V时电催化氧化反应的表观活化能Ea。(本文来源于《湘潭大学》期刊2016-06-01）
刘菁[2]（2015）在《以纳米多孔炭为载体的直接硼氢化钠—过氧化氢燃料电池阳极催化剂研究》一文中研究指出直接硼氢化钠-过氧化氢燃料电池(DBHFC)是直接以硼氢化钠(NaBH4)碱溶液为燃料的一种新型燃料电池,因具有理论比能量大(9.3 Wh g-1)、理论电压高(3.01 V)等特点而受到了人们的广泛关注。但其催化剂(主要为贵金属,如Pt、Au、Pd等)等基础材料价格高昂,严重阻碍了DBHFC的商业化。其中,改善阳极催化剂性能是降低催化剂成本、提高燃料利用率的关键。而阳极催化剂的电催化活性面积、形貌、稳定性等都与催化剂载体的性质直接相关。因此,寻找一种适宜的催化剂载体是提高阳极催化剂活性,进而促进DBHFC商业化的一条有效途径。近年来,以孔径可控、结构多样的金属有机骨架化合物(MOFs)为模板制备的纳米多孔炭在众多领域展现出了优异的性能,如:发达的孔隙结构、高的比表面积和良好的导电性等。可见,纳米多孔炭是一种潜在的理想DBHFC催化剂载体。因此,本论文采用糠醇(FA)为碳源,MOF-5(Zn4O(OOCC6H4COO)3)为模板,通过高温煅烧得到纳米多孔炭(NPC),并将其应用于DBHFC阳极催化剂载体。主要研究内容如下:采用浸渍还原法分别制备了NPC载Pt催化剂(Pt/NPC)及碳黑载Pt催化剂(Pt/XC-72),通过循环伏安(CV)等电化学测试方法研究了Pt/NPC对BH4-氧化的电催化活性。测试结果表明:Pt/NPC的电催化性能优于Pt/XC-72。同样,以Pt/NPC为阳极催化剂组装的DBHFC的最大功率密度达54 mW cm-2,大于以Pt/XC-72为阳极催化剂的DBHFC的最大功率密度(34 mW cm-2)。通过氮气吸/脱附测试探讨了KOH活化对NPC在孔径、比表面积等方面的影响,测试结果显示:活化后得到的A-NPC的比表面积(2296 m2 g-1)和孔容(1.59 cm3 g-1)均大于NPC。采用CV等电化学测试方法比较了A-NPC载Au催化剂(Au/A-NPC)、NPC载Au催化剂(Au/NPC)和碳黑载Au催化剂(Au/XC-72)对BH4-氧化的电催化活性。实验结果表明:Au/A-NPC具有良好的催化活性。采用浸渍还原法制备了两个系列的NPC载双金属催化剂PtxCu/NPC和PdxZn/NPC催化剂,并分别研究了各催化剂的电化学性能。研究结果表明:PtxCu/NPC和PdxZn/NPC对BH4-氧化的电催化活性均高于相应的单金属催化剂。特别是Pt2Cu/NPC和Pd2Zn/NPC在同系列的催化剂中表现出了最佳的电催化性能。此外,分别以Pt2Cu/NPC和Pd2Zn/NPC为阳极催化剂组装成的DBHFC,最大功率密度高达89 mW cm-2和104 mW cm-2。(本文来源于《湘潭大学》期刊2015-05-22）
刘学[3]（2013）在《以石墨烯为载体的直接硼氢化钠燃料电池阳极催化剂研究》一文中研究指出硼氢化钠(NaBH4)燃料电池具有能量密度高，阳极反应动力学快，燃料易储存和运输，化学性质稳定，不易燃，且硼氢化钠的氧化产物无污染、可循环利用等特点而引起了研究者的广泛关注。增强燃料电池性能的关键是提高催化剂的活性。而催化剂的催化活性取决于催化剂的组成、粒径、形状以及其在载体表面的分布。显然，载体是影响催化剂活性的一个重要因素。石墨烯是由一个原子厚度的单层的碳原子，通过sp2杂化形成的二维苯环结构的新型碳材料。石墨烯巨大的比表面积，良好的导电性，廉价的成本等优良的性能，使其成为一种有广阔前景的燃料电池载体。因此，我们制备了以石墨烯为载体的硼氢化钠燃料电池阳极催化剂，主要的研究内容如下：以氧化石墨和氯金酸为前驱体，硼氢化钠为还原剂，在水相体系中，采用一步化学还原法制备了石墨烯载金(Au/G)纳米复合物。通过XPS等物理测试对Au/G纳米复合物进行表征。另外，研究了不同浓度NaBH4的电解液对Au/G电极电化学行为的影响。结果表明，随着NaBH4浓度的增加，峰电流密度和材料的稳定性都有所增加。尽管增加NaBH4浓度加速其水解，但传质和NaBH4氧化的动力学也会加快，这表明在此过程中后者起主要作用。以氧化石墨和氯铂酸为前驱体，在乙二醇体系中，制备了粒径为3nm的面心立方石墨烯载铂(Pt/G)纳米复合物。电化学测试表明，Pt/G催化剂的电化学活性面积优于碳载铂(Pt/C)催化剂，且在100次循环后电化学活性面积衰减更小。此外，两种电极对NaBH4的水解并无差别，但Pt/G电极上NaBH4氧化的峰电位更负，峰电流密度更大，是Pt/C上电流密度的1.35倍，表明Pt/G对NaBH4的氧化作用加强了。以制备的催化剂为阳极组装成直接硼氢化钠-过氧化氢(NaBH4-H2O2)燃料电池，Pt/G催化剂的极限电流密度和最大功率密度分别为112mA cm-2和42mW cm-2，而Pt/C催化剂其相应的值为75mAcm-2和34mW cm-2。通过改变氯铂酸和氯金酸的摩尔比，在乙二醇体系中制备了Pt50Au50/G、Pt67Au33/G、Pt75Au25/G和Pt/G纳米复合物。TEM结果表明，Au粒子的加入有助于形成更细小粒径尺寸的纳米粒子。电化学测试表明，Pt75Au25/G催化剂有最大的电化学活性面积，最高的电流密度和最优的循环稳定性。此外，只有少量的Au掺杂才能提高Pt-Au/G电极的电化学活性。以制备的催化剂为阳极组装成的直接NaBH4-H2O2燃料电池中，Pt75Au25/G的开路电压和最大功率密度分别为1.7789V和48mW cm-2，而Pt/G催化剂相应的值为只有1.757V和42mW cm-2。(本文来源于《湘潭大学》期刊2013-06-01）
易兰花[4]（2013）在《直接硼氢化钠—过氧化氢燃料电池阳极纳米催化剂的研究》一文中研究指出直接硼氢化钠-过氧化氢燃料电池(DBHFC)作为一种新型的燃料电池，具有燃料效率高、燃料运输存储方便、无催化剂CO中毒现象、产物无污染且理论开路电压高(3.01V)、理论比容量高(5.67Ah/g)和能量转化率高(91%)等优点而倍受关注。阳极催化剂是决定DBHFC性能的重要因素。目前，DBHFC主要以Pt、Au、Pd等贵金属作阳极催化剂，高的催化剂成本阻碍了DBHFC的商业化。本论文针对限制高性能DBHFC商业化的瓶颈问题，通过掺杂3d过渡态金属以及控制贵金属纳米材料形貌等方法，制备了兼具相对较高催化活性和较低成本的DBHFC阳极催化剂。主要研究内容如下：(1)采用浸渍还原法制备了碳载Pt纳米催化剂(Pt/C)，通过循环伏安(CV)，线性电位扫描(LSV)等电化学方法研究了在不同BH_4-浓度和不同OH-浓度下，BH_4-在Pt/C电极上的电催化氧化行为，结果表明BH_4-浓度和OH-浓度对BH_4-在Pt/C电极上的电化学测试结果均有较大影响，选择了0.1M NaBH_4+3M NaOH溶液作为催化剂电化学性能测试条件。采用Pt/C催化剂作阳极催化剂，研究了电池运行条件对DBHFC性能的影响，结果表明催化剂的最佳载量为4.5mg cm~(-2)；阳极催化层中Nafion最佳含量为7wt.%。基于实际应用中DBHFC的工作环境和价格成本等因素，选择了DBHFC的运行温度为室温(25°C)，阳极电解液为1M NaBH_4+3M NaOH溶液，阴极电解液为2M H_2O_2+0.5M H_2SO_4溶液。恒电流放电研究结果表明在未补加燃料的情况下，该DBHFC至少可以保持17小时的稳定放电，具有较好的稳定性。(2)采用浸渍还原法，制备了一系列Pt-Cu/C、Au-Cu/C和Pt-Co/C碳载双金属纳米催化剂，并分别将其作为DBHFC阳极催化剂进行电化学性能研究和电池性能研究。实验结果表明，双金属催化剂的催化性能均优于相应的单金属催化剂；Pt_(50)Cu_(50)/C、Au_(67)Cu_(33)/C和Pt_(67)Co_(33)/C在相应系列的双金属催化剂中，具有最好的催化性能。此外，将Pt/C、Au/C、Pt_(50)Cu_(50)/C、Au_(67)Cu_(33)/C和Pt_(67)Co_(33)/C作为阳极催化剂，DBHFC的最大功率密度分别为42.8mW cm~(-2)、19.9mW cm~(-2)、71.6mWcm~(-2)、51.8mW cm~(-2)和79.7mW cm~(-2)。在各种阳极催化剂中，Pt_(67)Co_(33)/C的DBHFC的性能最优。采用XRD、XPS等方法，深入分析了掺杂后催化剂催化性能提高的原因。XPS结果表明，过渡态金属Co的掺入改变了Pt的电子状态，高电负性的Pt原子从邻近的过渡态金属Co原子处得到电子导致催化剂表面零价态Pt的含量提高，揭示双金属催化剂催化性能提高的主要原因是电子效应。(3)采用牺牲Co纳米粒子模板法制备了碳载Pt空心纳米球催化剂(HN-Pt/C)和碳载Pd空心纳米球催化剂(HN-Pd/C)。TEM和HR-TEM结果证实两者均为空心纳米球结构。电化学性能测试结果表明，与普通形貌的实心纳米粒子催化剂相比，中空纳米球结构的催化剂具有更大的电化学活性面积(ECSA)，并且对BH_4-的电氧化具有更高的催化活性。研究结果表明，HN-Pd/C与SN-Pd/C具有相似的内在催化活性，说明大的ECSA是空心纳米球结构催化剂催化活性提高的原因。采用HN-Pt/C作阳极催化剂，20°C时DBHFC的最大功率密度为54.4mWcm~(-2)，比用SN-Pt/C作阳极催化剂的DBHFC的最大功率密度(37.8mW cm~(-2))提高了43.9%；25°C时，用HN-Pt/C作为阳极的DBHFC的最大功率密度为59.9mWcm~(-2)，比SN-Pt/C的(42.8mW cm~(-2))提高了40.0%；20°C时用HN-Pd/C作为阳极的DBHFC最大功率密度为48.4mW cm~(-2)，比SN-Pd/C阳极(36.0mW cm~(-2))提高了34.4%。(4)研究了在不同电位扫速、不同BH_4-浓度、不同温度等条件下，BH_4-在Pt/C和Pt_(67)Co_(33)/C催化剂电极上电催化氧化的动力学特性。结果表明，BH_4-在Pt/C和Pt_(67)Co_(33)/C电极上的电催化氧化均为不可逆反应过程，反应级数均为1；反应电子数n分别为2.3和2.6；电荷传递系数α分别为0.20和0.24；标准速率常数ks分别为0.41cm s-1和10.17cm s-1；反应速率常数kf分别为6.82×10-4s-1和1.10×10-3s-1；反应表观活化能Ea在电位为-0.2V时分别为24.54kJ mol-1和19.49kJ mol-1，在电位为-0.1V时分别为23.83kJ mol-1和19.69kJ mol-1。BH_4-在Pt_(67)Co_(33)/C电极上电催化氧化反应的表观活化能小于其在Pt/C电极上电催化氧化反应的表观活化能，表明Pt_(67)Co_(33)/C催化剂对BH_4-电氧化有更好的催化活性。(本文来源于《湘潭大学》期刊2013-04-16）
王娟,秦海英,刘嘉斌,李爱国,张继超[5]（2013）在《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》一文中研究指出介绍了上海光源硬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。(本文来源于《核技术》期刊2013年02期）
何培瑛[6]（2012）在《直接硼氢化钠燃料电池阳极催化剂Au-Ni合金制备及性能研究》一文中研究指出燃料电池能将燃料(例如：氢)直接转换成电能，这种新型能源设备在生产和使用过程中几乎可以实现零污染排放，是实现未来繁荣和环境保护的关键。用硼氢化钠(NaBH_4)水溶液作燃料的直接硼氢化钠燃料电池(DBFC)具备特殊优势：固态燃料(NaBH_4)性能稳定且不可燃、电池电压高(1.64V)、比能量高(5.7Ah g~(-1)，高于甲醇的5.03Ah g~(-1))。但是BH_4-在许多金属上的氧化反应仍存在较大缺陷，完整的8e-交换反应因BH_4-水解而无法实现，使得每个BH_4-释放的电子数量(法拉第效率)减少，导致DBFC能量密度减少，降低了预期8e-氧化燃料效率。由于Au对BH_4-水解反应无催化活性，在Au电极上可以获得近似8e-的高库仑电子数，但Au电极通常呈现缓慢的电极动力学和较低的电流及输出功率。因此，提高Au电极上BH_4-电化学氧化活性已成为目前DBFC研究的重点。本文以Au-Ni合金为中心，围绕Au-Ni材料的制备方法选择及合成条件优化、BH_4-在Au-Ni合金上的电化学氧化行为以及掺杂少量Pt以提高Au-Ni合金对BH_4-电化学催化活性和提高电池电压展开研究：1.选用操作较为简便的水相法和反胶束法制备Au-Ni合金材料，比较BH_4-在两种制备方法制得的Au-Ni合金上的电化学氧化行为，发现反胶束方法制备的Au-Ni合金催化活性更好。通过改变反胶束法中水与表面活性剂比值R_ω的大小，发现在Rω=5的条件下能制备出对BH_4-电化学氧化催化活性较高的Au-Ni催化剂。2.利用反胶束法在R_ω=5条件下制备Au/C、Au-Ni/C催化剂，比较两者催化性能，发现Au-Ni/C不仅能降低Au/C成本并且能改善Au动力学速率、提高催化剂活性。通过电化学技术探讨了Au-Ni/C材料在不同条件下对BH_4-电化学氧化催化行为。研究发现，BH_4-在Au-Ni/C上的电化学氧化过程受不可逆电子传递过程和扩散过程混合控制。Au-Ni/C为阳极时DBFC的阳极电解液最佳组成为：1MNaBH_4+3MNaOH，在一定温度范围内，电池性能伴随温度增加而提高。3.在Au-Ni合金基础上掺杂Pt，制备出Au_(0.49)Ni_(0.49)Pt_(0.02)/C、Au_(0.475)Ni_(0.475)Pt_(0.05)/C、Au_(0.46)Ni_(0.46)Pt_(0.08)/C材料。叁种合金均为球形，粒径为3.9、3.7、4.0nm，催化活性高于Au-Ni合金。以Au-Ni/C、Au_(0.49)Ni_(0.49)Pt_(0.02)/C、Au_(0.475)Ni_(0.47)5Pt_(0.05)/C、Au_(0.46)Ni_(0.46)Pt_(0.08)/C作阳极组装DBFC，Au-Ni-Ptx/C提高了电池电压平台，改善了电池性能，Au_(0.475)Ni_(0.475)Pt_(0.05)/C为阳极的DBFC性能最优，最大功率为68.36mW cm~(-2)。(本文来源于《湘潭大学》期刊2012-05-01）
王宏[7]（2011）在《直接硼氢化钠燃料电池Pd基阳极催化剂的制备及性能研究》一文中研究指出燃料电池是一种电化学发电装置,它能将燃料和氧化剂中的化学能不通过燃烧而是由电化学反应直接转变成电能,使用这种发电方式对环境的保护具有重大意义。直接硼氢化钠燃料电池(DBFC)以其无毒、易储存、高理论功率密度、低工作温度和高电压等优点而受到广泛关注。直接硼氢化钠燃料电池电极反应过程中BH4?的电氧化和水解同时存在,发展高性能的阳极催化剂提高电氧化的电子利用率具有重要意义。目前的阳极电催化剂主要以贵金属Pt为主,但Pt催化剂电子利用率难达到理论上的8电子,且成本较高。本论文以寻找高催化活性、较低成本的DBFC阳极催化剂为主要目标,制备了纳米尺寸的碳载Pd基DBFC阳极催化剂,并对NaBH4在催化剂上的电化学氧化行为进行了研究。主要内容包括以下几个方面:1.采用浸渍还原法制备了粒径为5 nm左右的面心立方晶格Pd-Au纳米粒子,其直径小于Au/C中的纳米Au粒子。结果表明:Pd-Au/C催化剂能明显提高NaBH_4的电化学氧化活性并降低了反应的过电位。在叁种Pd-Au/C催化剂中,Pd_(67)Au_(33)/C对BH_4~-的电氧化催化活性最高。以其为阳极催化剂组成的直接NaBH_4-H_2O_2燃料电池在电流密度70 mA cm~(-2)时获得最大功率密度56.8 mW cm~(-2)。并探讨了NaBH_4的浓度和温度对直接NaBH_4-H_2O_2燃料电池性能的影响。2.利用连续还原法制备了Pd_(shell)-Au_(core)/C催化剂,用TEM、EDX、紫外-可见光谱等测试方法表征了其核壳结构。结果表明纳米粒子呈球形且均匀地分布在VXC-72R碳黑的表面,计算得Pd层的厚度为0.375 nm。并且发现催化剂能提高NaBH_4的电化学氧化催化活性,且随着实验时间的延长电催化剂并没有因毒化而失活。以其为阳极催化剂组成的直接NaBH_4-H_2O_2燃料电池在电压0.798 V,电流密度90 mA cm~(-2)处获得最高功率密度71.8 mW cm~(-2)。3.通过浸渍还原法制备了不同Co含量的Pd_x-Co_(100-x)催化剂。发现Co/C对NaBH_4没有直接氧化催化活性,但NaBH_4在Pd/C、Pd_(90)Co_(10)/C、Pd_(81)Co_(19)/C、Pd_(70)Co_(30)/C和Pd_(59)Co_(41)/C五个电极上的氧化峰电流密度并未随着Co含量的增加而降低。其中Pd_(70)Co_(30)/C为阳极催化剂的直接NaBH_4-H_2O_2燃料电池性能最好,在电流密度95 mA cm~(-2)时获得最大功率密度72.98 mW cm~(-2),电池的放电容量为1.54 Ah g~(-1)。(本文来源于《湘潭大学》期刊2011-05-01）
王广进,高云智,王振波,尹鸽平[8]（2010）在《直接硼氢化钠燃料电池用阳极催化剂AuNi/C》一文中研究指出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。(本文来源于《电池》期刊2010年05期）
王广进[9]（2010）在《直接硼氢化钠燃料电池阳极催化剂及膜电极研究》一文中研究指出直接硼氢化钠燃料电池(DSBFC)作为一种新型的燃料电池,具有理论电压高(1.64 V)、能量密度大、可采用非贵金属作为催化剂等优点,近几年受到广泛关注。本论文从阳极催化剂的制备、膜电极的制备工艺和电池运行条件等方面做了系统的研究,并提出了一种提高燃料库仑效率的方法。采用浸渍还原法制备了不同摩尔比PtNi/C、AuNi/C、AuPt/C二元合金催化剂。EDAX结果表明各合金催化剂的金属载量和摩尔比均基本接近理论值。循环伏安和稳态极化的测试结果表明:叁种二元合金催化剂的摩尔比均为7:3时催化性能最好,PtNi(7:3)/C在叁种最优二元催化剂中性能最佳。采用XRD、XPS等手段深入分析了合金催化剂性能提高的机制。XPS结果发现,由于Ni的加入改变了Pt的电子状态,零价Pt的含量提高,这可能是其性能提高的原因之一。对于AuPt二元催化剂,Pt的加入可以使开路电势和峰值电位明显负移,峰值电流也有所提高。总的来看,合金化可以提高二元催化剂的性能,通过适当的热处理实现了这一目的。对膜电极制备工艺的研究发现,阳极催化剂采用PtNi(7:3)/C时电池性能最好;催化剂的载量提高有利于性能的提高,但载量过高会增加电极厚度对燃料传输不利,最优载量为1 mg·cm-2;Nafion的加入在起到粘结固定催化剂的同时会牺牲部分活性位置,10 mass %的Nafion含量较为适宜;阳极扩散层中PTFE的含量不同可得到不同的憎水性,从而调节扩散层中憎水和亲水孔的比例,结果发现PTFE的含量为5 mass %时膜电极性能最好;扩散层碳粉起到整平的作用,为催化剂提供安全的工作场所,但碳粉载量过高反而使扩散层粗糙度增大,有裂缝出现,另外碳粉过厚对物料传输不利,最后得出碳粉最佳载量为1 mg·cm-2;电解质膜仍然以Nafion117膜最为适宜,AEM性能较差;对电解质膜预先进行Na+化处理有利于缩短膜电极的活化时间,同时提高膜电极的放电稳定性。在最佳制备工艺条件下电池最大功率密度分别达到25.2 mW·cm-2(25℃)和54.8 mW·cm-2(60℃)。研究发现运行温度提高则电池性能大幅度增大,但实际应用时被动式燃料电池的工作温度不宜超过60℃;阳极燃料NaBH4的浓度的提高在一定程度上对提高电池性能有利,但浓度过高时,因为燃料的渗透加重了阴极的极化,而且浓度高会导致燃料库仑效率下降,研究发现NaBH4的浓度为1.0 mol·L-1时电池性能最好;支持电解质NaOH既为电池提供电荷载体,又是NaBH4的稳定剂,同时还参与阳极电极反应,但NaOH浓度过高会导致燃料粘度过大反而使电池性能下降。结果表明:NaOH浓度为6.0 mol·L-1时为最佳;阴极的工作条件也会对电池的性能产生较大影响,因为在电池中阳极极化较弱,阴极极化更为严重,采用纯氧的电池性能优于直接用空气,气体的加湿对电池性能有轻微改善;在采用阳离子膜作为电解质膜时,阴极会有NaOH的累积,及时清除阴极产生的NaOH可以改善电池长时间放电性能。为解决DSBFC燃料库仑效率低的问题,我们设计制备了一种新型复合膜电极,其阳极包含上下两个区域,可以使BH4-和H2同时在这两部分区域发生氧化反应,适当调整两部分区域的面积比例,可以在提高电池性能的同时使燃料库仑效率达到100%,目前条件下得到的最佳面积比例为3:1。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2010-06-01）
杨俊强[10]（2010）在《直接硼氢化钠燃料电池阳极催化剂的研究》一文中研究指出直接硼氢化物燃料电池(DBFC)因具有较高的理论电压和理论比能量而受到广泛重视,是一种很有发展前景的直接液体燃料电池。但是,硼氢化钠在阳极上发生电化学氧化反应的同时,也在进行着水解析氢反应,从而降低了燃料的利用率。因此,如何在不降低DBFC性能的情况下,减少放氢量,成为人们所关心的科学问题之一。本论文用电化学方法及XRD、TEM等技术对硼氢化钠在阳极催化剂上的电化学氧化反应过程进行了深入系统的研究。主要结果如下:1.研究了用液相还原法制得的多壁碳纳米管载Pd(Pd/MWCNT)催化剂对硼氢化钠电化学氧化的催化性能,并与其它两种碳载Pd催化剂进行了比较,发现Pd/MWCNT催化剂中Pd颗粒不仅在碳纳米管上的分散更均匀,而且Pd粒径更小,因此Pd/MWCNT电极的极化小于其它两种Pd/C电极。放氢行为研究结果表明,活性炭载Pd催化剂上的放氢行为受溶液中NaOH和NaBH4浓度影响较大,而硼氢化钠在Pd/MWCNT和炭黑载Pd上的电氧化反应受溶液浓度影响很小,反应的放电电子数接近4。2.比较了具有不同[OH~-]/[BH_4~-]浓度比的溶液中,硼氢化钠在Au/C和Ag/C阳极催化剂上的电氧化性能,发现燃料的电氧化效率取决于溶液中的[OH~-]/[BH_4~-]浓度比。当[OH~-]/[BH_4~-]=1时,硼氢化钠在Au/C和Ag/C上反应释放电子数为3;当[OH~-]/[BH_4~-]增加到2时,反应释放的电子数大于4;当[OH~-]/[BH_4~-]=5时,进行接近8e的反应。循环伏安实验表明,在[OH~-]/[BH_4~-]=1条件下进行3e反应与中间产物BH_3OH~-有关。虽然Au/C和Ag/C对BH_4~-的水解反应没有活性,但是硼氢化钠在Au/C和Ag/C上发生小于8e的反应,说明在硼氢化钠的电氧化反应过程中,OH~-和H_2O之间存在着竞争关系。当OH的浓度无法满足BH_4~-发生8e反应需求时,部分BH_4~-将与H_2O发生水解反应,产生氢气。3.对硼氢化钠在Ni、Pd/C和Pt/C阳极上的放氢行为研究发现,Ni电极上的放氢行为不受溶液浓度影响,进行4e反应,而Pd和Pt虽然对硼氢化钠的水解反应有催化活性,但硼氢化钠在Pd/C和Pt/C(以活性炭为载体)阳极上反应的放氢量随着[OH~-]/[BH_4~-]浓度比增大而减少。为此在Ni中分别添加了Pd/C和Pt/C,制备出Ni-Pd/C和Ni-Pt/C复合阳极。对复合阳极的测试结果发现,在Ni中添加Pt/C和Pd/C能够有效地抑制放氢,得到大于4e的电化学氧化反应,[OH~-]/[BH_4~-]浓度比越大,抑制放氢的效果越好。在6M NaOH-1M NaBH_4溶液中,当电流足够大时Ni-Pd/C和Ni-Pt/C电极上的放氢都基本停止,得到接近8e的反应。另一方面,复合阳极的极化随着溶液浓度比的增加而增大,而Ni-Pt/C电极的极化要比Ni-Pd/C电极更严重。(本文来源于《浙江大学》期刊2010-03-01）
直接硼氢化钠燃料电池论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
直接硼氢化钠-过氧化氢燃料电池(DBHFC)是直接以硼氢化钠(NaBH4)碱溶液为燃料的一种新型燃料电池,因具有理论比能量大(9.3 Wh g-1)、理论电压高(3.01 V)等特点而受到了人们的广泛关注。但其催化剂(主要为贵金属,如Pt、Au、Pd等)等基础材料价格高昂,严重阻碍了DBHFC的商业化。其中,改善阳极催化剂性能是降低催化剂成本、提高燃料利用率的关键。而阳极催化剂的电催化活性面积、形貌、稳定性等都与催化剂载体的性质直接相关。因此,寻找一种适宜的催化剂载体是提高阳极催化剂活性,进而促进DBHFC商业化的一条有效途径。近年来,以孔径可控、结构多样的金属有机骨架化合物(MOFs)为模板制备的纳米多孔炭在众多领域展现出了优异的性能,如:发达的孔隙结构、高的比表面积和良好的导电性等。可见,纳米多孔炭是一种潜在的理想DBHFC催化剂载体。因此,本论文采用糠醇(FA)为碳源,MOF-5(Zn4O(OOCC6H4COO)3)为模板,通过高温煅烧得到纳米多孔炭(NPC),并将其应用于DBHFC阳极催化剂载体。主要研究内容如下:采用浸渍还原法分别制备了NPC载Pt催化剂(Pt/NPC)及碳黑载Pt催化剂(Pt/XC-72),通过循环伏安(CV)等电化学测试方法研究了Pt/NPC对BH4-氧化的电催化活性。测试结果表明:Pt/NPC的电催化性能优于Pt/XC-72。同样,以Pt/NPC为阳极催化剂组装的DBHFC的最大功率密度达54 mW cm-2,大于以Pt/XC-72为阳极催化剂的DBHFC的最大功率密度(34 mW cm-2)。通过氮气吸/脱附测试探讨了KOH活化对NPC在孔径、比表面积等方面的影响,测试结果显示:活化后得到的A-NPC的比表面积(2296 m2 g-1)和孔容(1.59 cm3 g-1)均大于NPC。采用CV等电化学测试方法比较了A-NPC载Au催化剂(Au/A-NPC)、NPC载Au催化剂(Au/NPC)和碳黑载Au催化剂(Au/XC-72)对BH4-氧化的电催化活性。实验结果表明:Au/A-NPC具有良好的催化活性。采用浸渍还原法制备了两个系列的NPC载双金属催化剂PtxCu/NPC和PdxZn/NPC催化剂,并分别研究了各催化剂的电化学性能。研究结果表明:PtxCu/NPC和PdxZn/NPC对BH4-氧化的电催化活性均高于相应的单金属催化剂。特别是Pt2Cu/NPC和Pd2Zn/NPC在同系列的催化剂中表现出了最佳的电催化性能。此外,分别以Pt2Cu/NPC和Pd2Zn/NPC为阳极催化剂组装成的DBHFC,最大功率密度高达89 mW cm-2和104 mW cm-2。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
直接硼氢化钠燃料电池论文参考文献
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[10].杨俊强.直接硼氢化钠燃料电池阳极催化剂的研究[D].浙江大学.2010
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