Ni-MOF衍生物的制备及其甲醇电催化氧化性能研究文献综述

 2021-12-31 20:01:44

全文总字数:6817字

文献综述

文 献 综 述1.直接甲醇燃料电池概述在科技发展越来越迅速的今天,化石燃料的需求也变得越来越大,过度开采化石燃料就会导致能源危机,进而造成能源枯竭[1,2]。

燃料电池作为一种将化学能不经过燃烧而直接转化为电能的发电装置,因其能量转换效率高,环境友好、使用方便而引起广泛关注[3,4]。

迄今为止,已经研究开发的燃料电池种类较多,按所采用电解质进行分类可大致分为如下一些类型[5-7]。

见表1.1。

类型 碱性燃料电池(AFC) 磷酸盐燃料电池(PAFC) 熔融碳酸盐燃料电池(MCFC) 固体氧化物燃料电池(SOFC) 质子交换膜燃料电池(PEMFC)燃料 氢气 天然气、氢气 天然气、醇类、石油 天然气、醇类、石油、煤类 氢气、甲醇等工作温度 60℃~200℃ 180℃~200℃ 600℃~700℃ 500℃~1000℃ 室温~80℃发电效率 60%~70% 36%~42% 60% 60% 60%~80%甲醇用途 太空,宇宙飞船 工作电站 电力公司,分布式电池 电力公司,大型分布式发电 备用电源,移动电源优点 成本最低启动快性能可靠 使用寿命长技术高度发达 燃料适应性广余热利用价值高 电解质为固体氧化物,无材料腐蚀电解液腐蚀问题,余热利用价值高 启动快功率密度高寿命长运行可靠缺点 寿命短催化剂易中毒 启动时间长余热回收价值低 电解质具有腐蚀性,寿命短 高温条件下材料选择苛刻,成本高 成本高催化剂易中毒直接甲醇燃料电池(DMFC)作为一类直接采用液态甲醇为燃料来源的 PEMFC,相较于其它 PEMFC,DMFCs 具有以下优点:1、燃料甲醇来源丰富,储存运输方便,价格低廉。

2、电池结构简单、安全可靠。

3、高能量密度,甲醇能量为同体积压缩氢气的5.8倍[8]。

4、氧化最终产物为二氧化碳和水,环境污染小。

5、能量转化过程不存在卡诺循环而具有较高的转化效率[9] 图1 DMFC工作原理示意图[10]DMFC主要由阳极、电解质膜和阴极三个部分组成(如图1),其中阳极主要发生甲醇氧化反应(Methanol Oxidation Reaction,MOR),阴极主要包含氧气还原反应(Oxygen Reduction Reaction,ORR),而质子交换膜主要起传导质子,并阻止电子和甲醇传递到阴极的作用。

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