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(diǎn),在移動電源和便攜式電源領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文針對DMFC穩(wěn)定性進(jìn)行研究,分析電池性能衰減的機(jī)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(chǎn)品成本、促進(jìn)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(gè)關(guān)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(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)。結(jié)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(shù)據(jù)易于處理的優(yōu)勢。
　　 DMFC要真正實(shí)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(jī)理,主要從膜電極入手,具體研究催化劑和質(zhì)子交換膜等各個(gè)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(xué)分析方法(極化曲線、電化學(xué)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(jìn)行綜合分析。結(jié)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(jìn)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(shí)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(zhì)子交換膜在壽命測試中的降解情況。