抑制直接甲醇燃料电池电压反转的催化电极研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

位置：立项数据库 > 立项详情页

抑制直接甲醇燃料电池电压反转的催化电极研究

项目名称：抑制直接甲醇燃料电池电压反转的催化电极研究
项目类别：面上项目
批准号：20476109
申请代码：B060903
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2005-01-01-2007-12-31

项目负责人：魏子栋
负责人职称：教授
依托单位：重庆大学
批准年度：2004

中文摘要：

以便携为目的的小功率直接甲醇燃料电池（DMFC）以其明显的体积比能量优势和简洁的系统结构有可能率先实现商品化。但是，随着电池的运行，正极不断生成水，挤占气体通道,使氧气不能到达正极催化剂，使原本氧还原（标准电位1.23 V）转变为水的还原析氢（标准电位0.0 V）,通常负极上甲醇氧化电位为0.4V，由此造成电池端电压反转,在电池组中产生负差效应。本研究通过在正极多孔电极中（1）加入难压缩的富氧油相，确保氧气供给通道；（2）建立表征多孔电极纳微时空尺度上，'三传一反+X' 非线性耦合作用下，"固-水-油（气）"四相界面的演化规律的数学模型；（3）分子动力学方法研究溶剂化效应对甲醇电化学催化氧化过程的影响，在原子、分子水平上揭示甲醇氧化动力学规律。

中文主题词：抗溺水，负差效应，富氧油相，欠电位沉积，溶剂效应

英文摘要：

Anti-flooding; Voltage reversa

英文主题词： Anti-flooding; Voltage reversa

结论摘要：

质子交换膜燃料电池（包括DMFC ）放电时，正极不断生成水，若不及时排除，导致正极水淹、缺氧。此时，原本氧气还原反应由质子还原反应替代，正极电位大幅度下降，形成负差效应。对此，本研究在Pt/C多孔电极中加入富氧油相，形成抗溺水型多孔电极（AFE）确保氧气的供给通道。PEMFC单电池测试表明AFE比传统Pt/C多孔电极显示了优越的抗溺水性，具有更高的输出功率。本研究发明MnO2-Pt/C复合电极，利用MnO2还原电位与氧还原单位相近的特点，替代缺氧时的氧还原，不仅在一定程度上有效限制了负差效应，还能提高Pt/C的催化活性。研究工作还利用欠电位沉积法，制备出upd-Ru/Pt、upd-Sn/Pt、upd-RuSn/Pt电极，有效地促进了甲醇的电化学氧化，对甲醇氧化过程的电位振荡现象进行了深入研究，建立了相关的数学模型以及深入的解析。电化学沉积法在Pt电极上构筑的可控纳米CeO2/Pt电极也表现出良好的催化活性。基于团簇模型的PEMFC催化层贵金属催化剂利用率的Monte Carlo模拟，实现了对膜电极催化剂利用率的统计。量子化学计算揭示了溶剂化作用下，酸碱介质对甲醇氧化的影响。

成果综合统计