全文总字数：4478字
毕业论文课题相关文献综述
1.1 前言
21世纪，随着人类的发展，人与自然的矛盾越来越突出，环境问题和能源问题已经成为了当下人们迫切需要去解决的问题。为了提高能源的利用效率以及减少对环境的污染，人们已经不能够过多的去依赖化石能源，目前氢能作为绿色能源有其他能源不可比拟的优势，氢在自然界中储存量巨大，并且利用形式多样化，可以通过燃烧直接产生热能，在发动机中做功产生机械能，同样可以作为能源材料用于燃料电池等。但是目前廉价的制氢技术不但需要消耗大量的能量，而且制氢效率低，所以对研发新的廉价的制亲技术是目前各国科学家广泛都关注的问题。
固体聚合物电解质（solid polymer electrolyte ,SPE）电解水制氢技术正处于研发阶段，该技术容反应与分离为一体有很高的能源率，可以直接制备高纯度的氢气，但是对于材料的要求比较苛刻，还不能作为廉价的制氢技术广泛的得到应用。SPE电解水技术的核心部件就是膜电极，主要由离子交换膜和气体扩散层构成，所以气体扩散层材料的研究对SPE电解水技术的应用有非常重要的意义。碳纤维纸相对于之前钛网做扩散层材料具有质轻价廉的优点，但是由于碳纸在SPE电解水当中缺乏稳定性，所以碳纤维纸还是很难应用于SPE电解水的扩散层材料。
层层自组装技术是利用逐层交替沉积通过溶液中目标化合物与基片表面功能基团的相互作用，如化学键、静电引力、氢键、配位键等驱使目标化合物自发地在基体上缔和形成结构完整、性能稳定并且有某种特定功能薄膜的技术。这种技术在很多方面的应用都得到了发展，例如光电器件、生物医用材料、药物缓释、分离膜，生物传感器等。本文采用层层自组装技术在碳纸基底上构筑一层具有自修复功能的功能膜，研究这层功能膜对SPE电解水的影响，对SPE电解水技术结合层层自组装技术做出探讨，为更深入的研究做铺垫。
1.2 SPE电解水简介
固体聚合物电解质最早是由美国General Electric公司提出的，最早应用于双子座宇宙飞船的燃料电池上。与碱性水电解相比，SPE电解水具有效率高、气体纯、安全可靠、环境友好且寿命长等等的优点。该技术的核心部件是膜电极组件（MEA），其一般由气体扩散层（GDL）、催化剂层和质子交换膜构成。1.2.1 SPE电解水原理图1.1 SPE电解水工作原理图如图1.1所示，在外电场的作用下，水中的电子在阳极电极和水接触的界面被剥离，通过外电路的传导离开阳极电极，产生的氧气在阳极析出，氢离子在电场的作用下以水合氢离子的形式做迁移运动，透过离子交换膜到达阴极，在阴极电极和水的接触面上从新获得电子生成氢气[1]。
1.2.2 SPE电解水膜电极
SPE电解水中，阳极和阴极的电极反应以及氢离子传导都是在膜电极上发生的。催化剂层的在膜电极上会有两种不同的负载方式，一种是通过一定的方法将催化剂负载在离子交换膜表面，形成催化剂覆盖的电解质膜（ Catalyst Coated Membrane ,CCM ）另一种是把催化剂负载在气体扩散层表面形成气体扩散电极（ Gas Diffusion Electrode ,GDE）[2]。无论催化剂是负载在离子交换膜表面还是负载在扩散层上，扩散层与水接触，作为膜电极的一部分都是发生电极反应的场所。除此之外，扩散层还起到收集、传导电流和传热以及疏散电极反应所生成的气体的作用。
1.2.3 膜电极扩散层材料
SPE电解水的膜电极中，扩散层要求有良好的液态水、气体通道，还要有一定的电导率实现电子的导通。之前多以钛材料作为膜电极的扩散层基底，钛金属会在析氧状态下形成表面氧化膜，随着电解的进行，钛网扩散层表面的氧化膜会逐渐增厚，导致电导率逐渐降低。除此之外，制备高孔隙率的超薄烧结钛板或者钛网作为良好的膜电极扩散层的成本太高。以碳材料作为扩散层基底，质轻，孔隙率较高，孔分布和导电性能较好[3~4]。以碳纤维编织成的碳纸已经作为比较理想的材料应用于质子交换膜燃料电池，但是由于电解水中较高电位下析氧中间产物的强氧化性会对碳进行腐蚀，所以碳纸作为SPE电解水中膜电极的扩散层还比较困难。
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
