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直接甲醇燃料电池(DMFC)的剖析

燃料电池是一种清洁能源,它不依赖交流电源,而且供电时间长,所需燃料价格非常便宜,有望成为新一代手持式电子设备的电源。因此,世界上有很多公司都将其作为研发项目,其研究成果即将进入实用阶段。$$对便携式电子装置(如移动电话、笔记本电脑、PDA和摄像机等)燃料电池的研究普遍看好直接甲醇燃料电池(DMFC)。这种电池由甲醇提供氢,由空气提供氧,利用氢氧反应产生的化学能转变为电能。$$DMFC的基本原理可以用附图来说明。$$[tpDIZI20050410014201]甲醇(CH↘↘3↙↙OH)和水(H↘↘2↙↙O)从DMFC靠近阳极的一端进入并通过催化剂(通常是铂),使甲醇和水产生二氧化碳(CO↘↘2↙↙)、氢离子(H+)和电子(e-)。电子从阳极出发,经负载到达阴极,与空气中的氧和阳极移动到阴极的氢离子(H+)发生反应生成水。毫无疑问...  (本文共2页) 阅读全文>>

权威出处: 电子报2005-04-10
东南大学
东南大学

直接甲醇质子交换膜燃料电池中传热传质现象的研究

直接甲醇燃料电池(DMFC)被认为是21世纪电动汽车最佳候选动力源。本文对电动汽车用DMFC水管理、热管理和CO2气体管理相关的传热传质问题进行了深入的理论探索,并设计组装了一个活化面积为100cm2的DMFC单电池及其性能测试系统实验台。为了阐明水在PEM中的传递机理,本文首先对DMFC的PEM中能量和质量迁移过程进行了定性分析和定量研究。应用有内热源的多孔介质中流体流动与换热理论求解了PEM中的温度分布和含水量分布,得到了与文献中报道的实验观察现象相一致的结论。计算结果还表明:反映水的热容量和膜的内部产热量的两个无量纲准则数D和N是研究PEM中热量和湿分迁移过程的重要工具;利用这两个重要的无量纲准则数D和N ,能对PEM中的流动和传热工况进行定性的分析和定量的判断;水的质量流率小和电流密度过高是造成膜失水的主要原因。利用多孔介质模型首次对DMFC的PEM内两相逆流的形成和发展规律进行了探索研究。进一步从传热传质学的角度阐明了...  (本文共151页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

钒氧离子对直接甲醇燃料电池性能的影响

直接甲醇燃料电池(DMFC)是一种新型清洁的能源,具有甲醇来源丰富、价格低廉、携带和储存安全方便,能量密度高和结构简单等优点,而且在手机、数码相机和笔记本电脑等小型便携式电子产品方面具有广泛的应用前景。因此,近年来DMFC引起了人们的广泛关注。然而,DMFC存在着成本高和阳极催化剂电催化活性低以及抗CO中毒能力差的问题,这制约了DMFC商业化进程。许多研究者通过向Pt阳极催化剂中引入其他元素(如Ru,Sn等)或过渡金属氧化物(如WOX, VOX等)来提高阳极催化剂的性能,但这些物种的引入仍然存在着成本高或性能稳定性不好等问题。为了能够更好的解决这个问题,本论文研究和开发了一种通过向甲醇电解液中引入一定量的钒氧离子来提高DMFC阳极催化剂的性能和抗CO中毒的能力及降低DMFC成本的新方法。本论文主要研究了钒氧离子对阳极催化剂Pt/C催化甲醇电氧化的促进作用,进而考察了钒氧离子对被动式DMFC单电池的性能的影响。具体的研究内容和研究...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

济南大学
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直接甲醇燃料电池膜电极的电催化行为

直接甲醇燃料电池(direct methanol fuel cel,DMFC)对于便携式电源、电动汽车和固定式发电站的应用具有很大的潜力。因为其具有高的理论能量密度、较低的废气排放、低温快速启动、燃料存储简单便捷,所以近年来DMFC受到科研人员的广泛关注并取得重大突破。直接甲醇燃料电池的核心部件是膜电极组件(membtane electrode assembly,MEA),由阳极电极、电解质和阴极电极经热压结合而成。目前商业化DMFC阴、阳极催化剂分别采用Pt/C和PtRu/C。在阳极,甲醇在水的参与下发生氧化反应生成CO2、H+和电子,CO2直接从阳极排出,H+通过质子交换膜到达阴极,同时电子通过外电路到达阴极,然后与阴极的O2反应生成H2O,所以DMFC是将甲醇燃料和氧气反应的化学能直接转化为电能并且不受卡诺循环的限制。但是,DMFCs的商业化还面临着一些挑战:(1)DMFC阴、阳极反应活性低,电催化剂价格高昂;(2)目前商...  (本文共91页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
重庆大学

液相进料直接甲醇燃料电池两相流动与传输特性研究

便携式电子设备和无线通讯技术的发展对电源的要求越来越高,传统电池已很难满足要求。而且,当今能源危机和环境污染日益严峻,促使人们寻求一种高效、清洁、廉价方便、续航能力强的新能源动力技术。而直接甲醇燃料电池(DMFC)可以使用液态甲醇溶液作为燃料,与传统动力装置相比具有其独特的优点,如能量密度高、启动响应快速、零排放、低温运行、可利用现有的能量供应系统等,是最有希望尽快商业化的下一代移动式电源。因此,国内外众多研究单位开展了关于DMFC的研究。至今,国内外对DMFC的研究主要集中在化工、材料和电池性能的整体优化方面,对于电池中关键的传输现象和传输机理等热物理问题的研究多为数值模拟,系统的实验数据较缺乏。因此,本文从工程热物理学科角度出发,研究液相进料DMFC内两相流动及其传输特性。主要内容包括:液相进料DMFC的设计与制造;实验系统的建立及DMFC性能研究;DMFC阳极流道CO_2气泡动态特性研究;DMFC阳极流场两相流动特性及其对...  (本文共237页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(大连化学物理研究所)
中国科学院研究生院(大连化学物理研究所)

直接甲醇燃料电池阻醇膜电极的研究

直接甲醇燃料电池(DMFC)由于理论能量密度高、结构简单、燃料存储携带方便等特点在移动电源方面具有广阔的应用前景。膜电极(MEA)是DMFC的核心部件,甲醇从阳极向阴极的渗透(crossover)以及阴极水淹问题不仅直接影响MEA的性能,而且对DMFC的稳定性和使用寿命至关重要。本论文针对上述问题研究了无机/有机复合膜和具有一定自返水能力的MEA,提高了DMFC性能,同时还探索了MEA的热循环稳定性以及MEA批量制备方法。主要结论如下:(1)采用化学镀法成功地制备了Pd/Nafion复合膜,扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观测结果表明该复合膜兼具宏观复合和微观复合的特点,Pd层与Nafion层结合紧密。与Nafion 115膜相比,采用Pd/Nafion 115复合膜制备的MEA的甲醇渗透极限电流降低了36%,DMFC单池最大功率密度提高了2倍以上。(2)以Toray 060碳纸为支撑层制备了扩散层,通过PTF...  (本文共149页) 本文目录 | 阅读全文>>