直接甲醇燃料電池穩(wěn)定性研究.pdf

1、直接甲醇燃料電池(DMFC)具有能量效率高、燃料易于儲存、無環(huán)境污染、安全可靠、操作溫度低等特點,在移動電源和便攜式電源領域具有廣闊的應用前景。本文針對DMFC穩(wěn)定性進行研究,分析電池性能衰減的機理并提出有效緩解電池性能衰減的辦法,這對延長電池壽命、降低產品成本、促進DMFC商業(yè)化具有重要意義。
　　 歐姆阻抗是影響燃料電池輸出性能的一個關鍵因素。本文首次開發(fā)利用電流中斷法研究了DMFC歐姆阻抗在不同操作溫度和工作電流密度下歐姆

2、阻抗的變化規(guī)律,并與常用EIS進行了對比實驗。結果表明,電流中斷法測得的歐姆阻抗隨操作條件變化的規(guī)律與EIS測得的歐姆阻抗變化規(guī)律一致,且這兩種方法測得的歐姆阻抗值之間的偏差很小。此外,電流中斷法還具有操作快速、數據易于處理的優(yōu)勢。
　　 DMFC要真正實現(xiàn)商業(yè)化,使用壽命仍是制約其商業(yè)化的瓶頸。本研究透徹分析了DMFC性能衰減的機理,主要從膜電極入手,具體研究催化劑和質子交換膜等各個部件老化情況對電池總體性能的影響；分析中采用

3、多種電化學分析方法(極化曲線、電化學阻抗譜、電流中斷法)與物理表征法(X光衍射、透射電鏡、掃描電鏡、能譜分析、紅外)進行綜合分析。結果表明,壽命測試后的DMFC單電池電性能發(fā)生了大幅度的下降；進一步分析發(fā)現(xiàn)壽命測試后陽極催化劑PtRu顆粒和陰極催化劑Pt顆粒都發(fā)生了聚集,且陰極催化劑的粒徑增長幅度大于陽極催化劑；同時發(fā)現(xiàn)陽極催化劑Ru發(fā)生了流失、遷移；另外還利用電流中斷法和ATR紅外等方法綜合分析了質子交換膜在壽命測試中的降解情況。