论文部分内容阅读
燃料电池是一种通过电化学反应直接将燃料中的化学能转化成电能的发电装置,其能量转化效率高,而且发电过程环境友好。
目前广泛研究的直接甲醇燃料电池存在电化学反应速度低、燃料透过质子交换膜造成燃料损失和阴极催化剂中毒的问题,同时甲醇有毒,高易燃,低熔点,一旦甲醇泄漏,比较危险。针对以上问题,我们把目光投向其他含有氢能的有机小分子,力图寻求一种无毒性低且有较高氧化活性、质子交换膜透过率低的可替代甲醇的燃料,研究了乙醇,三氧杂环己烷作为直接甲醇燃料电池替代燃料的电化学特性。与甲醇相比,这些燃料毒性低,不易透过质子交换膜,这些燃料具有很好的应用前景。
利用现代电化学技术探讨了乙醇在硫酸体系中的电催化氧化的反应过程,该反应过程低电位下由扩散过程与电荷迁移过程共同控制,随电位升高在电荷迁移作用逐渐占主导地位,成为反应的控制步骤。然后催化效应开始出现,并成为反应的决速步骤。
研究发现一些稀土离子(如:Eu3+和Ho3+)在浓度适宜时,对乙醇电氧化起到促进作用。分析其机理归于两点,一个稀土元素与乙醇配合削弱了乙醇中的C-H键,促进了乙醇整个的电氧化过程,另一个是稀土元素可以削弱乙醇氧化中间产物一氧化碳中的碳氧键,利于避免毒化效应。
采用先进的浸渍法制备了纳米可控的乙醇电氧化的铂锡催化剂,对乙醇显示较好的催化活性,在此复合金属催化剂的基础上,添加非金属元素磷,对与乙醇的电催化氧化显示出较好的增强效应,确定了催化活性最佳时的Pt与Sn的原子比。
研究了三氧杂环己烷作为燃料的电化学行为,考察了浓度,温度,酸度对其下在光滑铂电极上的电氧化的特殊性的影响,初步分析了三氧杂环己烷的反应机理,此电化学过程先由化学吸收紧接着吸收物种的表面反应,随浓度,酸度,温度的升高,反应速率逐步提高,证实了反应为酸催化反应。