【摘 要】
：
燃料电池是一种可以将化学能转化为电能的装置。由于阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）能量转化效率高、性能可靠、可用非贵金属催化剂等优点受到研究者和企业的重视。催化层作为阳极的主要组成部分,是氢氧化反应（HOR）发生的场所,主要由催化剂颗粒和离聚物构成。催化剂是HOR反应的关键组分,而离聚物的主要作用是粘结催化剂颗粒和传输离子。氢氧化反应伴随着水的产生,水的分布状态会影响气体传输以及水合反应的进行,决
论文部分内容阅读
燃料电池是一种可以将化学能转化为电能的装置。由于阴离子交换膜燃料电池（AEMFC）能量转化效率高、性能可靠、可用非贵金属催化剂等优点受到研究者和企业的重视。催化层作为阳极的主要组成部分,是氢氧化反应（HOR）发生的场所,主要由催化剂颗粒和离聚物构成。催化剂是HOR反应的关键组分,而离聚物的主要作用是粘结催化剂颗粒和传输离子。氢氧化反应伴随着水的产生,水的分布状态会影响气体传输以及水合反应的进行,决定了电池的性能。因此,研究AEMFC催化层结构与水分布之间的关系,有利于深入理解催化层水管理特性,从而设计出有利于水质传输的催化层结构。催化层的设计可以从催化活性和结构优化两方面展开。本文围绕AEMFC阳极催化层及其关键组分开展研究,旨在优化催化层的水管理特性,进一步优化的电池性能。首先,选取了活性组分不同而碳载体相同的HOR催化剂（Pt/C和Pt Ru/C）,设计梯度活性金属阳极催化层。通过调整阳极催化层中两种不同活性金属催化剂的位置设计了三种新的结构,并采用催化剂覆盖膜（CCM）法制成膜电极。先喷涂Pt/C后喷涂Pt Ru/C,命名为Pt Ru/Pt催化层,反之则为Pt/Pt Ru催化层。利用扫描电子显微镜、压汞仪分析催化层的结构特征;采用饱和蒸汽吸附仪测试催化层在离线状态下的水吸附/脱附能力;将制备的具有阳极渐变活性催化层的膜电极进行电池测试。研究发现:具有Pt Ru/Pt催化层和Pt/Pt Ru催化层的膜电极具有自排水过程,其中Pt Ru/Pt在高湿度条件下表现出了更好的电池性能。当活性较高的Pt Ru/C层靠近气体扩散层,活性较低的Pt/C层靠近离子交换膜时,双层催化层形成与单一催化层水分布相反的活性梯度,有效改善水分布,提高了电池输出功率密度。为了探究梯度孔催化层结构对水分布和气体扩散的调节作用,本章选取四种粒径不同的碳基底（AC、KJB、XC-72、ACET）以Pt Ru为活性组分,制备了4中碳载Pt Ru催化剂。通过物化表征分析基底对活性组分的形貌、晶形的影响,并结合催化剂饱和水蒸气行为和HOR测试,深入分析了催化剂水吸附能力和电催化活性之间的关系。最后,将配备阳极渐变催化层的膜电极进行电池测试。结果表明,催化层的结构会影响整体膜电极的吸脱附性能,催化层饱和水蒸气吸附行为与催化层的厚度并非线性关系,而取决于催化层内部的孔隙结构。基于Pt Ru/KJB和Pt Ru/XC-72构建的阳极梯度结构催化层,表现出良好自水管理能力,优化了反应过程阳极水传输性能。综上所述,本研究通过对阴离子交换膜燃料电池阳极催化层结构进行设计,发现梯度活性金属和梯度碳基底对电池内部的水分布有明显的调节作用,决定燃料电池性能,论文研究成果将为AEMFC膜电极结构的设计和性能优化提供了新思路。
其他文献
湍流流动存在于目前的大多数燃烧设备中,如内燃机、燃气轮机和航空发动机,速度是其中最能描述湍流场的重要参数之一,通过测量湍流场中的速度信息,能够更好地理解湍流燃烧过程,更加清晰地认识湍流燃烧现象,从而有效地提高发动机的性能以及减少有害气体的排放。因此开发出前沿的光学速度测量技术并应用于实际的燃烧设备中具有十分重要的现实意义。相比于传统的速度测量技术,基于激光的速度测量技术具有非接触式、高灵敏度、高空
地下煤火持续燃烧是阴燃蔓延的结果,它不仅消耗了宝贵的煤炭资源,同时造成了严重的环境污染,威胁着采矿安全和周边居民的健康。深入了解煤炭的阴燃动态过程及传播特性,掌握阴燃发生和发展的基本规律,对于地下煤火的防治具有重要指导意义。现有的研究与真实的地下煤火蔓延存在差异,为模拟更加真实的地下煤火,本文通过搭建包含地下煤火基本要素的实验室尺度的煤火阴燃实验装置,研究了煤颗粒堆积床在强制点火后的阴燃传播过程。
路径跟踪作为无人驾驶技术的核心之一,是实现无人驾驶任务的基础。特定场景下的无人车辆应用是无人驾驶技术尽早实现的重要平台。因此本文工作主要针对于无人驾驶叉车仓库货物搬运的场景,对无人驾驶叉车高精度以及平稳直角转弯的路径跟踪进行了研究。搭建了无人叉车实验平台,设计了基于模型参数自学习的模型前馈与串级自抗扰反馈结合的路径跟踪算法,实现了高精度的路径跟踪,减小了直角转弯时的超调量和稳定距离,一定程度上提高
应用重整燃料是具应用前景的车用发动机减排技术之一。本文基于液相中纳米气泡的生成方法,将不同气体以纳米气泡的形式均匀分散于碳氢燃料中,开展了含纳米气泡碳氢燃料的制备及其表征方法的研究,并探究了制备条件对混合燃料特性的影响规律。本文取得的主要研究结论如下:基于压降式混合燃料制备装置制备了含纳米气泡的混合燃料,分别使用蒸馏脱气装置、真空脱气装置和顶空-气相色谱分析仪对混合燃料中的气体含量进行了测量,并通
＜正＞子宫动静脉瘘（UAVF）是指子宫动脉与静脉之间出现不经过毛细血管网的异常短路通道，血液从压力高的动脉直接进入子宫静脉，局部血液循环的阻力显著下降，从而导致血流速度增加，血流量异常增大[1],是产科不明原因阴道出血的参考诊断之一，发病率约为4.5%[2],大多数发生在育龄期女性，多次分娩产妇更常见，可分为先天性和后天性（获得性）。先天性UAVF较罕见，多数认为起源于胎儿血管形成期原始的毛细血管
＜正＞"街乡吹哨、部门报到"机制是北京市创新基层治理的一项重要举措,旨在树立到基层一线解决问题的导向,打通抓落实的"最后一公里",办好群众家门口的事。延庆区运用这一机制,充分发挥党建引领的政治优势、组织优势、资源优势,抓住冬奥服务保障促民生这一契机,推进基层治理向解决群众需求深化,取得明显实效,受到群众欢迎。
现代战争战场环境恶劣,部队各种装备经常面临炮火的威胁,油箱、存储罐由于存储着大量的燃料且具有较大的表面积,在受到攻击后很容易发生爆炸。在油箱、存储罐中填充抑爆材料可以有效抑制其爆炸,减轻破坏范围和程度。针对抑爆材料在气体存储罐中的抑爆性能问题,论文使用自行设计搭建的定容燃烧弹（Constant Volume Combustion Bomb,CVCB）,首先在丙烷-空气当量比为0.8、1、1.2、1
随着我国多数油田已经进入到开采中后期,含水率越来越高,三次采油技术的应用形成了更加复杂和稳定的原油乳状液,对石油行业的运输和炼制系统具有极大危害。化学破乳技术所使用的传统化学破乳剂应用条件复杂、普适性差,并且存在挥发性和毒性,对人体和环境都有所损害。因此亟需开发出破乳效率高,环境友好型破乳剂。氧化石墨烯（GO）、碳纳米球（CNS）和氧化碳纳米管（OX-CNTs）三种碳基纳米材料可修饰性良好,通过与