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直接NaBH4/H2O2燃料电池是一种采用液态燃料和氧化剂的新型燃料电池。NaBH4具有安全、无毒,化学稳定性好,在干燥的状态下运输方便,反应活性高,并具有较高的能量密度和容量密度等优点,H2O2反应活化能低。但是NaBH4和H2O2都容易分解产生气体,降低电池的性能。本论文主要研究直接NaBH4/H2O2燃料电池高性能电极。
本论文分别以电沉积法和置换法制备了直接NaBH4/H2O2燃料电池阴阳极催化剂Au/Ni,考察了制备条件对催化剂形貌和性能的影响。电沉积法是以氯金酸,亚硫酸氨,柠檬酸为电沉积溶液。化学置换法是以氯金酸溶液作为化学置换溶液,考察超声,干燥时间,浓度,以及时间对反应的影响。利用SEM、循环伏安图分析了电极的结构、表面形态以及沉积层的物相成分,发现电沉积法制备的电极,泡沫镍表面被致密的金覆盖。化学置换法可获得颗粒大小在50nm左右的Au,并在泡沫镍表面均匀分布。
考察了两种催化剂对NaBH4电氧化的催化性能,发现电沉积法制得的Au/Ni催化NaBH4的起始电位在-0.6 V左右,当NaBH4浓度为0.4 mol.dm-3,电位在-0.4 V时,电流密度是40mA.cm-2。化学置换法获得的最佳Au/Ni电极催化NaBH4氧化的起始电位在-1.2 V左右,当NaBH4的浓度为0.05mol.dm-3,电位-0.8V时,电流达75 mA.cm-2。
考察了两种催化剂对H2O2电还原的催化性能。电沉积制备的电极催化H2O2的起始还原电位在-0.1 V左右,当浓度达到0.5 mol.dm-3时,极限扩散电流密度达到-45mA.cm-2。置换法制备的电极催化H2O2还原得起始电位在-0.15V左右,当H2O2的浓度是0.4 mol.dm-3时,能够达到最大电流是70mA.cm-2。
以置换反应得到的电极组装电池,当NaBH4浓度为0.1~0.2 mol.dm-3,H2O2浓度是0.4 mol.dm-3,NaOH浓度为2mol.dm-3,温度是40℃,在放电电流密度为150 mA.cm-2时,达到最大功率密度74.8 mW.cm-2。当温度从25℃升高到60℃时,电池的最大功率密度从43 mW.cm-2提高到102 mW.cm-2。
本论文分别以电沉积法和置换法制备了直接NaBH4/H2O2燃料电池阴阳极催化剂Au/Ni,考察了制备条件对催化剂形貌和性能的影响。电沉积法是以氯金酸,亚硫酸氨,柠檬酸为电沉积溶液。化学置换法是以氯金酸溶液作为化学置换溶液,考察超声,干燥时间,浓度,以及时间对反应的影响。利用SEM、循环伏安图分析了电极的结构、表面形态以及沉积层的物相成分,发现电沉积法制备的电极,泡沫镍表面被致密的金覆盖。化学置换法可获得颗粒大小在50nm左右的Au,并在泡沫镍表面均匀分布。
考察了两种催化剂对NaBH4电氧化的催化性能,发现电沉积法制得的Au/Ni催化NaBH4的起始电位在-0.6 V左右,当NaBH4浓度为0.4 mol.dm-3,电位在-0.4 V时,电流密度是40mA.cm-2。化学置换法获得的最佳Au/Ni电极催化NaBH4氧化的起始电位在-1.2 V左右,当NaBH4的浓度为0.05mol.dm-3,电位-0.8V时,电流达75 mA.cm-2。
考察了两种催化剂对H2O2电还原的催化性能。电沉积制备的电极催化H2O2的起始还原电位在-0.1 V左右,当浓度达到0.5 mol.dm-3时,极限扩散电流密度达到-45mA.cm-2。置换法制备的电极催化H2O2还原得起始电位在-0.15V左右,当H2O2的浓度是0.4 mol.dm-3时,能够达到最大电流是70mA.cm-2。
以置换反应得到的电极组装电池,当NaBH4浓度为0.1~0.2 mol.dm-3,H2O2浓度是0.4 mol.dm-3,NaOH浓度为2mol.dm-3,温度是40℃,在放电电流密度为150 mA.cm-2时,达到最大功率密度74.8 mW.cm-2。当温度从25℃升高到60℃时,电池的最大功率密度从43 mW.cm-2提高到102 mW.cm-2。