直接液流甲醇燃料電池用陰極石墨氈的改性研究.pdf

1、石墨氈具有穩(wěn)定性好，單位造價下表面積大，很好的流體透過性等優(yōu)點，常用于直接液流甲醇燃料電池等的電極材料，但是由于其親水性差，電化學活性不高，極大地限制了它的應用。因此，人們試圖通過引入氮、硼等雜原子來改變石墨氈中碳原子的電子結構，進而改善其電化學性能。盡管摻氮的石墨氈有過零星的報道，但是摻氮石墨氈用作直接液流甲醇燃料電池陰極的研究尚處于空白，石墨氈的摻硼研究也暫無人涉及。
　　本文制備了直接液流甲醇燃料電池，對于電池工作溫度和陰極

2、石墨氈相對于陰極板凹槽的厚度對電池性能的影響進行了探索。結果表明，提高溫度有利于提高Nafion膜的質子電導率及電催化劑活性，從而提高電池性能。相較于陰極板凹槽的深度，厚的石墨氈組裝成電池后與陽極半膜電極電接觸更好，更有利于電荷傳遞，抑制了甲醇反應生成的CO2氣體在催化層氣泡的形成，并最終使其溶于陰極液并被陰極液帶走流入儲液罐中。
　　用尿素、碳酸氫銨、氨水分別對石墨氈進行摻氮。對于三種摻氮方法的摻氮情況及對石墨氈電極電化學性能的

3、提高與形貌、晶體結構等的影響進行了研究，結果表明，用尿素摻氮的摻氮量及摻氮后的石墨氈電極和以之為陰極的直接液流甲醇燃料電池的電化學性能均最優(yōu)，用碳酸氫銨摻氮次之，用氨水摻氮最差。用尿素摻氮的最佳處理溫度與時間分別為700℃、10 h，用碳酸氫銨摻氮的最佳處理溫度與時間分別為200℃、10 h，用氨水摻氮的最佳處理溫度與時間分別為180℃、15 h。吡咯型氮是摻氮石墨氈對鐵離子電對氧化還原反應催化活性提高的主要原因。
　　采用水熱法

4、在180℃下利用不同濃度的硼酸溶液對石墨氈處理不同時間。對石墨氈元素情況及水熱處理對石墨氈電極電化學性能的提高與形貌、晶體結構等物理特征的影響進行了研究，XPS結果表明硼酸水熱處理后的石墨氈沒有硼原子引入，但是氮元素含量有所提高，電池放電測試及電化學測試表明電化學活性有了很大提高，物理表征表明硼酸水熱處理過程沒有改變石墨氈的晶體結構和形貌，且硼酸的最佳濃度與處理時間分別為0.04g·mL-1和18 h。將石墨氈放在硼酸上，在氬氣保護下于