被动式微型直接甲醇燃料电池极化特性与阻抗分析

摘要

在过去的几十年里,发展环境友好型能源的迫切需求使得众多学者开始进行燃料电池相关方面的研究。燃料电池拥有着燃料来源丰富,能量密度高,价格低廉,启动及运行温度较低,燃料存储、运输都很方便等独特的优越性。现如今,材料科学和系统工程的研究更是极大的提升了燃料电池的效率和稳定性。
　　本文通过建立的半电池测量体系,使得半电池的电化学交流阻抗谱和极化特性得以测量分析并用来研究实际工作状态下的直接甲醇燃料电池。随后首次结合交流阻抗测试和极化测试,对基于传统碳纸MEA的μDMFC进行了。结果表明由于极化行为和电荷转移阻力的不等价性,在EIS分析工作中结合极化特性分析是很有必要的。实际电极反应的极化行为以及CTR与甲醇浓度的关系很复杂。高温会降低阴阳极的极化和CTR。在水淹测试中,当阴极集流板没有被水淹时,阴极极化并没有随着MEA内部水的积累而加剧。
　　本文设计了一种新结构的膜电极并组装成μDMFC。该电池使用不锈钢纤维毡来代替阴极集流板和扩散层。结果表明新结构可以有效的降低甲醇渗透,在一个更高的最适甲醇浓度下得到更好的性能,并且相比较传统膜电极拥有更高的燃料利用率和能量转化效率。此外,新型MEA在室温下展现出了优化了的阴极水管理。

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绪论

1.1课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究的目的和意义

1.4 本课题的主要研究内容

直接甲醇燃料电池的原理分析

2.1 引言

2.2 燃料电池与燃料发电机的比较区别

2.3 燃料电池与蓄电池的比较区别

2.4 DMFC的工作原理

2.5 参比电极体系的建立

2.6 本章小结

传统膜电极极化特性与阻抗分析

3.1 引言

3.2 电池组装工作

3.3 甲醇溶液浓度对阴阳极电极电位的影响

3.4 甲醇溶液浓度对阴阳极交流阻抗的影响

3.5 温度对阴阳极电极电位的影响

3.6 温度对阴阳极交流阻抗的影响

3.7 本章小结

新型不锈钢毡MEA的极化特性与阻抗分析

4.1 引言

4.2 不锈钢毡膜电极结构特性

4.3 不锈钢毡膜电极的制作

4.4 基于SSFF-MEA的单体电池的组装

4.5极化特性测试与分析

4.6 SSFF-MEA与CP-MEA交流阻抗测试分析

4.7 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢

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