近年來,環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重,追求可持續(xù)發(fā)展的綠色能源越來越引起了人們的重視。直接甲醇燃料電池(Direct Methanol Fuel Cells,DMFCs)是一種可以將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的新型能量轉(zhuǎn)換裝置,具有較高的能量密度、無污染等優(yōu)點(diǎn),在便攜式設(shè)備領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。與普遍使用的氫氧燃料電池相比,DMFCs所用燃料為甲醇溶液,在燃料的儲存和運(yùn)輸方面具有明顯的優(yōu)勢。目前制約DMFCs商業(yè)化應(yīng)用的瓶頸主要有以下幾個方面:首先,DMFCs的成本較高,由于陰、陽極催化劑通常采用昂貴的貴金屬Pt或Pt基合金,并且大多采用Nafion膜作為電解質(zhì)膜,這都極大地提高了電池成本;其次,在DMFCs中甲醇溶液容易穿透Nafion膜,在陰極同時發(fā)生氧化和還原反應(yīng),在陰極產(chǎn)生相應(yīng)的“混合電位”,導(dǎo)致電池性能下降;此外,DMFCs的功率密度和穩(wěn)定性較差,不能滿足商業(yè)化的要求。本論文以降低電池成本,提高電池性能為研究目標(biāo),通過制備具有優(yōu)異耐甲醇毒化性能的鎳鈷二元氧化物材料及其復(fù)合材料作為DMFCs的陰極催化劑,針對過渡金屬氧化物導(dǎo)電性差、電池穩(wěn)定性差等問題提出解決思路,具體工作包括以下幾個方面:(...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 燃料電池
    1.3 直接甲醇燃料電池
        1.3.1 DMFCs的原理
        1.3.2 DMFCs面臨的主要問題
    1.4 DMFCs的陰極催化劑
        1.4.1 陰極氧還原反應(yīng)(Oxygen Reduction Reaction,ORR)機(jī)理
        1.4.2 陰極催化劑的研究現(xiàn)狀
        1.4.3 過渡金屬氧化物型催化劑存在的問題
    1.5 本論文的選題目的、內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
        1.5.1 選題目的
        1.5.2 研究內(nèi)容
        1.5.3 論文的創(chuàng)新點(diǎn)
2 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 試劑與儀器
        2.1.1 藥品
        2.1.2 儀器
    2.2 材料的表征
        2.2.1 X射線衍射分析
        2.2.2 場發(fā)射掃描電鏡和能譜分析
        2.2.3 透射電子顯微鏡分析
        2.2.4 X光電子能譜分析
        2.2.5 比表面積分析
        2.2.6 熱重法和差示掃描量熱法分析
    2.3 電化學(xué)性能測試
        2.3.1 電催化性能測試
        2.3.2 電池性能測試
        2.3.3 電化學(xué)阻抗測試
    2.4 DMFCs性能測試
        2.4.1 電極的制備和電池的組裝
        2.4.2 電池的性能測試
        2.4.3 電化學(xué)阻抗譜(EIS)測試
3 具有多級導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)NC/Co_1.29Ni_1.71O₄復(fù)合催化劑的制備及性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)方案
        3.2.1 藥品與儀器
        3.2.2 NC/Co_1.29Ni_1.71O₄的合成
        3.2.3 電極的制備及電池的組裝
        3.2.4 電池的催化性能測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 UFC的結(jié)構(gòu)與形貌分析
        3.3.2 ec600的添加量對DMFCs性能的影響
        3.3.3 NC/Co_1.29Ni_1.71O₄的結(jié)構(gòu)與形貌分析
        3.3.4 ORR催化性能和電池性能分析
    3.4 小結(jié)
4 高穩(wěn)定性DMFC陰極催化劑NiCo₂O₄的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)方案
        4.2.1 藥品與儀器
        4.2.2 三維有序多級孔結(jié)構(gòu)的NiCo₂O₄的制備
        4.2.3 電極的制備及電池的組裝
        4.2.4 電池的催化性能測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 PMMA的形貌及結(jié)構(gòu)分析
        4.3.2 NiCo₂O₄的形貌影響因素分析
        4.3.3 三維有序多級孔結(jié)構(gòu)的NiCo₂O₄結(jié)構(gòu)分析
        4.3.4 電催化性能分析
        4.3.5 電池性能分析
        4.3.6 電池穩(wěn)定性能測試及分析
    4.4 小結(jié)
5 泡沫鎳@NC/NiCo₂O₄一體化電極的制備及其性能研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)方案
        5.2.1 藥品與儀器
        5.2.2 一體化泡沫鎳@NC/NiCo₂O₄電極的合成
        5.2.3 一體化泡沫鎳@NC/NiCo₂O₄電極的制備及電化學(xué)測試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 泡沫鎳@NC的形貌及結(jié)構(gòu)分析
        5.3.2 反應(yīng)時間對泡沫鎳@NC/NiCo₂O₄的形貌及性能的影響
        5.3.3 泡沫鎳@NC/NiCo₂O₄的形貌及結(jié)構(gòu)分析
        5.3.4 基于一體化泡沫鎳@NC/NiCo₂O₄電極的DMFC電池性能分析
    5.4 小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及專利成果



本文編號：3862350