简易制备花状钴酸镍及其甲醇电催化氧化性能文献综述

 2021-10-27 21:59:47

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1.直接甲醇燃料电池概述如今,科技的飞速发展对化石燃料有着极大的需求,过度开采将会导致资源枯竭,同时随着化石燃料所产生的污染物越来越多,环境问题也越来越严重[1, 2]。

近几十年来,燃料电池因其转换效率高、环境友好和使用时间长等特点受到了广泛关注[3]。

直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell,DMFC)是质子交换膜燃料电池的一种。

DMFC作为一种能量转换装置,以液态甲醇为燃料直接将储存在甲醇中的化学能转换成电能。

甲醇分子结构简单、来源丰富、成本低、氧化电位低(0.02 V vs. SHE);与氢气不同,甲醇的储存和运输过程比较安全,且甲醇能量密度为同体积压缩氢气的5.8倍[4]。

所以选择甲醇作为燃料电池的燃料具有独特的优势。

另外,DMFC无需重整氢源装置,结构简单、操作方便;运行温度低;质量比能量和体积比能量分别高达6000Wh kg-1和4800 Wh L-1[5];能量转化过程不存在卡诺循环而具有较高的转化效率,在标准情况下(25℃,1atm),其总反应能量的理论转化率高达96.7%,远大于H2/H2O质子燃料电池、柴油机和太阳能电池的转化效率[6]。

图1 DMFC工作原理示意图[7]如图1所示,DMFC主要由阳极催化层、阴极催化层和质子交换膜组成,其工作环境分为碱性和酸性两种。

阳极主要发生甲醇氧化反应(Methanol Oxidation Reaction,MOR),甲醇燃料被输送到阳极,在催化剂的作用下与水发生催化氧化反应产生CO2,并释放出电子和质子。

CO2浓度升高后从阳极向外扩散,而电子和质子分别通过外电路和质子交换膜传导到阴极。

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