论文部分内容阅读
直接甲醇燃料电池(DMFC)由于用甲醇作燃料,在运输、储存和使用等方面具有很高的安全性,加上甲醇的比能量很高,正日益受到人们的广泛关注。但是由于甲醇燃料电池存在甲醇渗透(Methanol Crossover)和电催化剂易毒化等问题至今有待于解决,因此寻找新的替代甲醇的燃料成为人们关注的热点之一。其中,替代燃料对于直链伯醇分子,特别是C1-C5低碳伯醇分子的报道相对较多,而对于增加碳的支链及相应羟基(-OH)的数目如有机分子多元醇的报道相对较少。由于多元醇的羟基(-OH)数目较多,分子体积较大,能大大降低反应分子在质子交换膜上的渗透率,提高燃料的利用率等。因此,研究多元醇的电化学性能,对于燃料电池的替代燃料提供一个重要的应用参考价值。本文采用电化学方法研究了新戊二醇(NPG)、三羟甲基乙烷(PG)和季戊四醇(PE)三种多元醇在光滑Pt电极上不同的实验条件对其电化学行为的影响,并对三种多元醇分别在裸铂电极(Pt)、分散铂电极(Pt/Pt)和聚苯胺修饰分散铂电极(Pt/PAni/Pt)三种电极上电化学行为的比较,利用电化学方法对新戊二醇和三羟甲基乙烷与甲醇在Nafion膜上渗透率进行了比较。主要内容如下:利用循环伏安法研究了在H2SO4溶液中有机分子多元醇-新戊二醇(NPG)、三羟甲基乙烷(PG)和季戊四醇(PE)在光滑Pt电极上的电化学行为,结果表明:扫速越大,温度越高越有利于三种多元醇的电氧化;在一定浓度范围内,醇溶液浓度越大,H2SO4溶液的浓度越小越有利于多元醇的电氧化,并且电位范围在-0.2-1.2V之间时三种多元醇的氧化峰电流远远小于甲醇的氧化峰电流。采用循环伏安法,在光滑铂电极上聚合导电高分子聚苯胺并用于Pt颗粒的负载。由于聚苯胺这种特殊的结构,提高了Pt颗粒的分散度,增加了Pt颗粒在催化剂体系中的利用率。扫描电镜(SEM)表征的结果显示,Pt/Pt电极上颗粒的平均粒径为240nm左右,Pt/PAni/Pt电极上Pt颗粒的平均粒径为150nm左右。交流阻抗测试结果表明:Pt/PAni/Pt电极与Pt/Pt电极相比,电化学反应电阻减小,电催化活性增强。通过比较新戊二醇(NPG)、三羟甲基乙烷(PG)和季戊四醇(PE)三种有机分子多元醇的循环伏安曲线可知,三种多元醇在Pt/PAni/Pt电极上的氧化峰电流远远大于其在Pt/Pt电极和光滑Pt电极上的氧化峰电流。利用循环伏安法和计时电流法测试了甲醇、新戊二醇、三羟甲基乙烷在Nafion膜中不同时间的渗透率。结果表明,甲醇的渗透率远大于新戊二醇和三羟甲基乙烷的渗透率。计时电流结果显示,随着时间的增长三种醇溶液渗透过Nafion膜的浓度均逐渐增大。