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经过几十年的发展,质子交换膜燃料电池已日益成熟,然而如何降低成本、提高性能及可靠性仍是当前面临的主要问题。本论文研究的新型氧化还原燃料电池,有效结合了燃料电池和液流电池的优点,以氧化还原电对作为电池阴极反应介质,取代传统燃料电池中的氧还原反应,可保证电池在降低成本的同时展现良好性能。采用循环伏安法,于三电极体系中以Pt修饰的聚丙烯腈基石墨毡和石墨板及空白石墨板分别作为工作电极材料,对4种氧化还原电对进行电化学测试,结果表明:Fe3+/Fe2+电对具有良好的电化学活性及可逆性,适宜作为电池阴极反应介质;采用Pt修饰2 mm厚聚丙烯腈基石墨毡作为电极材料,可有效提高氧化还原电对的可逆性;在电极上担载的少量Pt电催化剂可有效增大电极反应速率。采用定制石英反应器模拟电池阴极环境,采用控制变量法结合正交试验探索不同因素对Fe3+/Fe2+电对再生条件的影响,结果表明:于系统温度70℃,Fe2+初始浓度0.6 mol/L,Pt催化剂载量1.0mg/cm3条件下进行实验,Fe2+转化率可达51.3%,此结果为组装单电池奠定了一定基础。组装氧化还原燃料单电池,并与日本菊水电子负载组成单电池测试系统,于上文基础上采用控制变量法结合三因素五水平正交试验,结果表明:于系统温度65℃,Fe2+初始浓度1.0 mol/L,Pt催化剂载量2.0 mg/cm3条件下进行测试,单电池输出电压达到0.66 V,输出功率密度可达180.2 mW/cm2。采用聚丙烯腈基石墨毡作为Pt催化剂载体,于氯铂酸作前驱体经高温分解担载Pt可在XRD图谱中得到验证,且成分单一。采用场发射扫描电镜对Pt修饰聚丙烯腈基石墨毡进行表征,结果表明:Pt催化剂颗粒于石墨毡表面及孔内均匀分布,有效提高Pt催化剂与电对间的传质速率。采用傅里叶变换红外光谱仪对石墨毡进行FT-IR表征,结果表明:采用热分解法在聚丙烯腈基石墨毡上担载Pt催化剂,此过程中明显增加了石墨毡表面的-OH官能团含量,改善了石墨毡纤维的亲水性,保证石墨毡在提供更多活性位点的同时,Pt催化剂与Fe3+/Fe2+电对间的电催化反应更容易发生。