甲醇燃料电池

摘要： 甲醇燃料电池是一种可将甲醇化学能直接转化为电能的洁净环保器件,具有反应物来源广泛、可低温启动和结构简易等优点,但开发具有高催化活性和抗CO毒化的甲醇电氧化Pt基催化剂仍是该领域的主要研究热点。然而,Pt基催化剂存在易于吸附甲醇氧化的含氧活性中间体(CO)进而导致催化剂快速失活问题。实验研究发现Ru掺杂能够降低CO的覆盖度,从而提高其催化稳定性。基于此,文章通过密度泛函理论(DFT)研究了Ru掺杂提高Pt催化剂稳定性的原因。计算结果显示,Ru掺杂不会影响CO的吸附能,因此Ru助剂的掺杂不能促进CO的脱附。然而,Ru助剂能够降低CO转化(OH-+CO*→COOH*+e-)的活化能,降低其在Pt基催化剂的覆盖度,从而获得稳定性更高的催化剂。总体来说,Ru的掺杂能够使Pt核外电子富集,从而使催化剂表面的d带中心向费米能级偏移。Ru掺杂不仅改变了CO反应的速控步骤,同时有利于降低CO的覆盖度。

摘要： 近年来,随着船舶减排压力日趋紧迫,航运业加快了对清洁燃料应用的探索,在一些航运巨头的引领下,甲醇动力船舶订单在市场上掀起热潮。与此同时,甲醇燃料电池在船舶上的应用也成为现实,甲醇作为航运业低碳转型替代燃料的呼声越来越高。日前,全球甲醇行业协会(Methanol Institute)中国区首席代表赵凯先生接受了本刊记者专访。

摘要： 甲醇双氧水单腔体燃料电池是以甲醇为还原剂,双氧水为氧化剂的无质子交换膜燃料电池。与传统燃料电池相比,该燃料电池具备更低的成本,更高的能量效率,同时易于微型化和集成化,具有较强的应用前景。本工作以甲醇双氧水单腔体燃料电池阳极催化剂为开发目标,采用不同方法制备了以改性氧化石墨烯、碳黑XC-72以及改性XC-72为载体的Pt基多金属催化剂,考察了载体类型、金属组分以及制备方法对甲醇电氧化催化活性的影响,发现以碳黑XC-72为载体的水热合成法制备的Z-PtNi具有最高的活性。研究结果为甲醇阳极催化剂开发指明了方向,为甲醇双氧水单腔体燃料电池系统开发奠定了基础。

摘要： 在能源匮乏和环境污染问题日益凸显的现今,开发和发展新能源成为了各国可持续发展的重要战略目标。甲醇作为一种清洁能源,已经受到了世界各国的关注和认可。发展甲醇燃料电池汽车也被认为是解决燃油汽车所造成的能源和污染问题最佳的方式之一。文章主要介绍了甲醇燃料电池汽车的发展现状,甲醇燃料的特点和优势,以及燃料电池汽车在发展过程中面临的问题和挑战,以期对未来甲醇燃料电池汽车的发展提供参考。

摘要： 德国电池技术公司Freudenberg ePower Systems获得了意大利船级社(RINA)的“型式批准”,使其可能以气候中性的方式运作远洋船舶的甲醇燃料电池系统。该型式批准的燃料电池系统将高效燃料重整技术与长寿命质子交换膜(PEM)燃料电池结合在一个模块化、可扩展的系统部件中。它还通过蒸汽重整产生氢气,然后与燃料电池里空气中的氧气反应,从而产生为推进和船上电气系统2种所需的电力。该重整器所需的热量可直接从该燃料电池的废热中获得。

摘要： 综述了质子交换膜纳米复合材料用于甲醇燃料电池的最新研究进展,全面阐述了纳米复合材料的形貌、结构对材料甲醇透过性、质子导电性等物理化学性能的影响,并展望了甲醇燃料电池质子交换膜复合材料的发展前景。

摘要： 全球最大航运公司马士基集团持续押注甲醇燃料,继之前订造全球首批碳中和甲醇燃料集装箱船之后,又将推出首艘使用绿色甲醇燃料电池的港口拖船。马士基集团旗下的拖船运营商Svitzer与船舶设计公司Robert Allan签署协议,设计一艘用于港口运营的绿色甲醇燃料电池动力拖船。这艘新型拖船将作为未来Svitzer新造船的试验设计,并计划于2024年第一季度在Svitzer欧洲地区投入运营。

摘要： 为掌握甲醇燃料电池工作特性,更好地管控燃料电池运行状态,需准确测量电池特征参数.采用ATMEGA8L微控制器在无外接芯片或辅助电路的前提下实现对电池电压的高精度测量,运用DA18B20数字温度传感器进行温度测量,提升测量中的抗干扰性.利用直接测量的电压、温度、电流值等数据,作为输入参数,间接测量燃料浓度.通过实验得出:燃料电池电流值通过电子负载设定,电流值与燃料浓度相关,该方法能够辅助甲醇燃料电池工作在最佳功率输出点附近,充分发挥电池性能.

摘要： 燃料电池作为继火电、水电、核电之后的第四代发电方式,被誉为21世纪清洁、高效的动力源,受到人们广泛的关注,燃料电池技术也在飞速的发展。本书系统地介绍了燃料电池技术的历史与发展,并通过对燃料电池的基本原理与研究方法、种类和应用的介绍使读者对这种新的发电方式具有清晰的了解。本书既在基本原理方面做了深入介绍,又总结了许多实践方面的经验;既突出了目前国际上发展迅速的质子交换膜燃料电池、甲醇燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池与固体氧化物燃料电池等几种燃料电池技术,突出了制氢技术作为燃料电池发电方式基础的重要性以及电能输出的技术特点,同时又反映了近年来燃料电池技术的最新科技成果与未来发展方向。

摘要： 制备出一系列磺化度为44.60、49.70％和54.4％的磺化-非磺化四嵌段聚芳醚砜材料,并将其用于直接甲醇燃料电池的质子交换膜.这种四嵌段聚芳醚砜薄膜具有互穿网络微观结构,亲-疏水相分离尺度较小.与具有类似结构的两嵌段聚芳醚砜相比,其质子传导相关性能更为优异.随温度和磺化度升高,所制备的质子交换膜的吸水率、甲醇透过率、离子交换容量和质子传导率均有所升高.当温度为90°C,磺化度为54.4％时,相应薄膜的质子传导率较高,为9.38 mS/cm,且甲醇透过率依然较低,仅为3.80×10-8 L/m·s.

摘要： 本文建立了二维两相非等温的直接甲醇燃料电池（DMFC）模型，综合考虑了DMFC中的电化学反应、热传递、组分传递、甲醇串流。定量计算了电池的温度分布、不同电流密度下的膜电极内部最大温差和膜电极平均温度；在此基础上研究了膜电极热导率、环境和甲醇进口浓度对电池性能、膜电极内平均温度和最大温差的影响。定量分析表明：膜电极内阴极的温度高于阳极；甲醇浓度的上升导致膜电极内平均温度和最大温差上升；环境对电池性能的影响很小。

摘要： 本文将全氟磺酸质子交换膜放入超临界二氧化碳体系中在特定的温度下进行退火处理。研究结果发现：超临界处理后，全氟磺酸质子交换膜内部的微观结构更加有序、离子簇明显变小、结晶度增大。从而导致全氟磺酸质子交换膜宏观性能的变化：随着处理温度的增大，吸水率和溶胀率显著减小，在没有降低电导率的同时，甲醇透过率明显的减小，力学性能显著提高。结果表明，超临界二氧化碳处理全氟磺酸质子交换膜的方法在直接甲醇燃料电池的应用中具有潜在的应用价值。

摘要： 苯并噁嗪树脂是近20年在国际上出现的一类新型热固型耐热高分子，具有合成简便、耐热性高、耐酸性强、成本低廉的特点。因此，在这篇文章里，通过分子设计把磺酸基团引入到聚苯并噁嗪交联网络骨架上，合成一类新型交联质子交换膜，期望因交联结构得到高的阻醇性，因苯并噁嗪树脂获得高耐热性、低成本。

摘要： 通过多元醇合成方法制备了均匀分散于规则介孔碳上可调尺寸的PtFex纳米颗粒.随着与Fe结合量的增加,PtFex纳米颗粒减小,大量Pt0为甲醇氧化提供更多的活性点,使PtFex/OMC电极的阳极峰电流增加,甲醇氧化活性也随之提高.PtFe3/OMC产生的氧还原反应(ORR)的电流密度为0.662 A/cm2、功率密度为237.2 mW/cm2,是Pt/OMC(0.32 mA/cm2和102.6 mW/cm2)的两倍.PtFe3/OMC电极具有高的活性主要归因于PtFe3纳米颗粒均匀分布于OMC的介孔孔道内,其直径约为3.3 nm,它能加速Pt-OH功能团的形成.同时,PtFe3合金纳米颗粒能够提供比纯Pt更低的氧化CO/H2开路电位,有助于C-H键的断开和耐CO能力的提高.再者,较大表面积、合适的孔结构、PtFe3纳米颗粒与OMC基体之间结构完整度,将有效促进反应物和生成物在液体电化学反应中传输.

摘要： 磺化聚醚醚酮(SPEEK)因其成本低且具有较高的化学和热稳定性，在用于直接甲醉燃料电池(DMFC)的质子交换膜方面正成为研究热点。但SPEEK质子交换膜导质子性能和阻醇性能受到磺化度(DS)相反的影响，单纯调节DS无法同时实现其既低透醇系数又高导质子性能。磷钨酸(PWA)是一种强质子酸，具有良好的导电性能，因此制备PWA和SPEEK复合膜能在保持膜的阻醇性能同时显著改善导质子性能。但PWA容易随水流失，尤其在膜的表面更易于流失，影响导质子性能提高。本课题采取中高DS的SPEEK，以少量PWA掺杂，同时再采用能有效改善阻醇性能的稀土金属氧化物Y2O3掺杂，充分发挥PWA改善导质子性能和Y2O3提高阻醇性能的掺杂作用，探讨其阻醇性能及其机理。

摘要： 质子交换膜(PEM)是应用于直接甲醇燃料电池中的核心部件。目前，SPEEK(磺化聚醚醚酮)由于优异的热稳定性和机械强度、高温时阻醇性能优于Nafion系列膜、质子传导率不会随温度升高大幅降低，而成为PEM的研究热点。本文采取氧化钇和磷钨酸掺杂SPEEK制备复合膜，研究其质子传导性能进一步改善及其机理。

摘要： 为了实现可持续发展，能源和资源的高效利用及环境保护已影响到现代社会的发展:开发新型的高效、清洁能源已十分迫切。实现能量的可储存和可转换是持续发展的基本要求。燃料电池、超级电容器、锂离子电池等化学能与电能转换技术就是在这一背景下出现的新型能源。本文重点对直接甲醇燃料电池、超级电容器关键材料与技术以及锂离子电池电极材料及修饰改性进行了阐述。

摘要： Pt/活性炭被广泛用作甲醇燃料电池电催化剂.本项目以导电率更高且更稳定的碳纳米管代替活性炭来制备Pt/碳纳米管复合物,并利用离子液体调控Pt纳米颗粒的形貌,获得了尺寸可控、粒径窄、颗粒分布更加均匀的复合物.该复合物对甲醇氧化反应的催化效率有显著提高.

摘要： 本文采用微波加热法对前躯体进行处理，结合酚醛树脂使得催化剂在较少的时间内在树脂内进行分散定型。将制备出的WC颗粒进行化学修饰，负载少量的贵金属铂。对制备的材料进行用XRD,SEM对催化剂进行结构表征，循环伏安法(CV)测定催化剂的甲醇氧化性能，并用采用计时电流法及多周期循环法测定催化剂的稳定性。

摘要： 本文采用微波加热法对前躯体进行处理，结合酚醛树脂使得催化剂在较少的时间内在树脂内进行分散定型。将制备出的WC颗粒进行化学修饰，负载少量的贵金属铂。对制备的材料进行用XRD,SEM对催化剂进行结构表征，循环伏安法(CV)测定催化剂的甲醇氧化性能，并用采用计时电流法及多周期循环法测定催化剂的稳定性。

摘要： 本发明公开了甲醇重整燃料电池的热交换系统及甲醇重整燃料电池系统，其中热交换系统包括甲醇水换热器、氢气换热器、电堆冷却水换热器以及散热装置；甲醇水换热器设于甲醇重整制氢模块的甲醇出口端与甲醇回收装置的进口端之间的管路上；氢气换热器设于甲醇重整制氢模块的氢气出口端与电堆的进气端之间的管路上；电堆冷却水换热器设于电堆的冷却水出口端与水箱的进口端之间的管路上；甲醇水换热器、氢气换热器、电堆冷却水换热器的冷却水路均与散热装置连通；散热装置包括至少一个设有散热器的散热模块。本发明提供的甲醇重整燃料电池的热交换系统及甲醇重整燃料电池系统，通过设计具有换热及散热功能的热交换系统，实现了电池的散热功能。

摘要： 本实用新型公开了甲醇重整燃料电池的热交换系统及甲醇重整燃料电池系统，其中热交换系统包括甲醇水换热器、氢气换热器、电堆冷却水换热器以及散热装置；甲醇水换热器设于甲醇重整制氢模块的甲醇出口端与甲醇回收装置的进口端之间的管路上；氢气换热器设于甲醇重整制氢模块的氢气出口端与电堆的进气端之间的管路上；电堆冷却水换热器设于电堆的冷却水出口端与水箱的进口端之间的管路上；甲醇水换热器、氢气换热器、电堆冷却水换热器的冷却水路均与散热装置连通；散热装置包括至少一个设有散热器的散热模块。本实用新型提供的甲醇重整燃料电池的热交换系统及甲醇重整燃料电池系统，通过设计具有换热及散热功能的热交换系统，实现了电池的散热功能。

摘要： 本发明公开了一种实现直接甲醇燃料电池纯甲醇供料的燃料电池，包括电池壳体，固定在所述电池壳体上将所述内腔分割为甲醇燃料腔和蒸汽腔的渗透汽化膜，所述蒸汽腔的上方由下至上依次层叠设置有阳极流场板、膜电极、阴极流场板，所述电池壳体的开口端绝缘地设置有压覆在阴极集电板上的空心盖板，所述阳极流场板与膜电极的阳极侧之间设置有具有亲水性质的亲水多孔板，所述膜电极的阴极侧与阴极流场板之间设置有具有疏水性质的疏水多孔板。本发明既保证甲醇的持续汽化供料，又能在促进阴极水反补到阳极参与反应的同时，抑制甲醇穿透，保证电池输出性能的前提下，有效提高电池能量密度，实现电池高浓度甲醇甚至纯甲醇供料，大幅延长电池的工作时间。

摘要： 本发明提供一种用于直接甲醇燃料电池的催化剂的制备方法，包括以下步骤：a）将碳基材与高锰酸钾在水中进行氧化还原反应，得到碳基催化剂载体；b）将所述步骤a）得到的碳基催化剂载体和活性物质前驱体混合，反应后得到用于直接甲醇燃料电池的催化剂。本发明提供的方法以碳基材和高锰酸钾为原料，将其在水中进行一锅反应即可得到碳基催化剂载体；而且得到碳基催化剂载体后，本发明无需对其进行复杂的后处理，直接在其上沉积活性物质后即可得到用于直接甲醇燃料电池的催化剂。本发明提供的方法简单，易于操作，利于进行大规模工业生产；而且得到的催化剂具有较高的抗CO毒性和能力，对甲醇具有较好的催化活性。

摘要： 本发明公开了一种直接甲醇燃料电池阴极双层催化层及其制备工艺和直接甲醇燃料电池膜电极，通过Pt/C催化剂制成Pt/C催化层，通过Pt/CeO2‑C催化剂支撑Pt/CeO2‑C催化层。Pt/CeO2‑C催化层贴近质子交换膜的阴极，Pt/C催化层贴近气体扩散层，从而形成阴极双层催化层。由Pt/C催化层、Pt/CeO2‑C催化层、气体扩散层、质子交换膜、阳极催化层和阳极扩散层制得直接甲醇燃料电池膜电极。通过上述方式，本发明直接甲醇燃料电池阴极双层催化层及其制备工艺和直接甲醇燃料电池膜电极，能够通过阴极双层催化层提高DMFC在工作电压下的耐久性，提高DMFC输出性能，制备工艺简单可靠。

摘要： 本发明公开了一种实现直接甲醇燃料电池纯甲醇供料的燃料电池，包括电池壳体，固定在所述电池壳体上将所述内腔分割为甲醇燃料腔和蒸汽腔的渗透汽化膜，所述蒸汽腔的上方由下至上依次层叠设置有阳极流场板、膜电极、阴极流场板，所述电池壳体的开口端绝缘地设置有压覆在阴极集电板上的空心盖板，所述阳极流场板与膜电极的阳极侧之间设置有具有亲水性质的亲水多孔板，所述膜电极的阴极侧与阴极流场板之间设置有具有疏水性质的疏水多孔板。本发明既保证甲醇的持续汽化供料，又能在促进阴极水反补到阳极参与反应的同时，抑制甲醇穿透，保证电池输出性能的前提下，有效提高电池能量密度，实现电池高浓度甲醇甚至纯甲醇供料，大幅延长电池的工作时间。

摘要： 本发明涉及由化学燃料发电和燃料电池的领域，并且更具体地涉及用于制造被动式直接甲醇燃料电池的方法以及被动式直接甲醇燃料电池。根据本发明的被动式直接甲醇燃料电池(21，22，23)具有膜电极组件结构(8，12，16，27)，它包括质子交换膜(9，13，17，24，26)，通过超声波焊接附着到所述质子交换膜(9，13，7，24，26)两侧的集流体网格(10，14，15，18，19)，和施加到所述结构之上和之内的催化剂涂层(11，20)。根据本发明的直接甲醇型燃料电池相比于根据现有技术的直接甲醇燃料电池，在尺寸体积和重量上非常紧凑，显著节约了制造成本。

摘要： 本发明提供一种直接甲醇燃料电池的膜电极复合体及其制备方法和直接甲醇燃料电池。上述直接甲醇燃料电池的膜电极复合体，包括依次设置的阳极复合膜层、液体电解质层和阴极复合膜层；阳极复合膜层包括依次设置的：阳极扩散层、阳极催化层和阳极质子交换膜；液体电解质层包括：多孔材料和吸附于多孔材料上的液体电解质；阴极复合膜层包括依次设置的：阴极扩散层、阴极催化层和阴极质子交换膜。采用本发明提供的直接甲醇燃料电池的膜电极复合体具有较低的甲醇渗透速率和较高的质子电导率，其能适应较高的甲醇浓度，进而为甲醇燃料电池带来更高的能量密度，同时提高燃料利用率。

摘要： 本实用新型提供了一种直接甲醇燃料电池的阴极，包括气体扩散层、第一催化剂层和第二催化剂层。其中，气体扩散层包括碳纤维基底和碳粉末涂层；第一催化剂层涂抹于所述气体扩散层上，第一催化剂层的催化剂为Pt/C催化剂；第二催化剂层涂抹于所述第一催化剂层上，第二催化剂层的催化剂为100％Pt催化剂。本实用新型的直接甲醇燃料电池由于在阴极引入了具有梯度的双催化剂层结构，在显著提升水管理性能的同时，催化剂利用率也相当高，因此相对于现有技术的单催化剂层阴极具有十分显著的性能优势。

摘要： 本实用新型公开了一种实现直接甲醇燃料电池纯甲醇供料的燃料电池，包括电池壳体，固定在所述电池壳体上将所述内腔分割为甲醇燃料腔和蒸汽腔的渗透汽化膜，所述蒸汽腔的上方由下至上依次层叠设置有阳极流场板、膜电极、阴极流场板，所述电池壳体的开口端绝缘地设置有压覆在阴极集电板上的空心盖板，所述阳极流场板与膜电极的阳极侧之间设置有具有亲水性质的亲水多孔板，所述膜电极的阴极侧与阴极流场板之间设置有具有疏水性质的疏水多孔板。本实用新型既保证甲醇的持续汽化供料，又能在促进阴极水反补到阳极参与反应的同时，抑制甲醇穿透，保证电池输出性能的前提下，有效提高电池能量密度，实现电池高浓度甲醇甚至纯甲醇供料，大幅延长电池的工作时间。