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固体氧化物燃料电池直接内重整的模型研究进展
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作者 孙航宇 李卓华 +4 位作者 王亚丽 李晓艳 付云枫 杜国山 陈宋璇 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1277-1292,共16页
固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种通过电化学氧化反应直接将化学能高效率地转化为电能的装置,在大规模发电、联产以及一体化燃料升级等可再生能源系统领域具有广阔的市场前景。为进一步拓宽SOFCs的应用场景,降低运行成本,直接内重整(DIR... 固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种通过电化学氧化反应直接将化学能高效率地转化为电能的装置,在大规模发电、联产以及一体化燃料升级等可再生能源系统领域具有广阔的市场前景。为进一步拓宽SOFCs的应用场景,降低运行成本,直接内重整(DIR)技术可将CH4等烷烃类物质在阳极催化生成H2,减少了燃料预处理要求且提高了转化效率,是目前SOFCs研究领域的热点之一。为了优化该技术的系统设计和操作条件,模型模拟的研究可显著减少实验工作量,并为其提供理论支撑和指导性建议。通过DIR-SOFC系统的模型模拟,结合场分布、动力学参数等,可以量化评估系统内的反应,从而了解其物理、化学过程的复杂性。本文总结了DIR-SOFC建模工作的现状,介绍了体积平均模型和针对微观结构的模型;重点讨论多尺度数学模型,对现有研究中的反应动力学过程描述、“能量-质量-动量”平衡方程、“1D-2D-3D”DIR-SOFC单元描述等进行了综述,能更好地评估变量对DIR的影响;对DIR-SOFC模型中不同液体燃料的重整反应及相关的反应动力学参数进行总结;指出现有模型的不足,并对DIR-SOFC系统模型的未来发展进行展望,使模型更加精准。 展开更多
关键词 固体氧化燃料电池 直接内重整 模型模拟 甲烷重整模型
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乙醇燃料质子导体固体氧化物燃料电池的制备及性能
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作者 党昊宸 季英瑞 +2 位作者 宋来振 魏郁林 史国普 《济南大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第5期644-649,共6页
针对质子导体乙醇燃料电池运行中阳极催化活性低以及积碳问题,采用原位成相法制备一种具有树枝孔状阳极结构的质子导体固体氧化物燃料电池,通过在树枝孔状阳极微通道内负载高效纳米催化剂构建微通道反应器来实现乙醇燃料的内部转化。结... 针对质子导体乙醇燃料电池运行中阳极催化活性低以及积碳问题,采用原位成相法制备一种具有树枝孔状阳极结构的质子导体固体氧化物燃料电池,通过在树枝孔状阳极微通道内负载高效纳米催化剂构建微通道反应器来实现乙醇燃料的内部转化。结果表明:当燃料中乙醇的体积分数为10%、操作温度为650℃时,电池的峰值功率密度由0.076 W/cm^(2)增加到0.161 W/cm^(2),电池最大功率密度增加111%;在电流密度0.5 A/cm^(2)时进行放电稳定性测试,电池稳定运行57 h,且纤维催化剂的高催化活性加速碳的氧化反应,促进碳的气化,电池阳极-电解质界面未发现明显碳沉积。 展开更多
关键词 质子导体固体氧化燃料电池 阳极材料 乙醇燃料 纤维催化剂
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阳极支撑型锥管串接式直接碳固体氧化物燃料电池组的制备及性能
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作者 叶梓滨 邹高昌 +3 位作者 吴琪雯 颜晓敏 周明扬 刘江 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期819-827,I0005,共10页
针对阳极支撑型直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)的浓差极化阻抗大的问题,本研究采用改进后的凝胶注模法制备了阳极支撑型锥管状固体氧化物燃料电池(SOFC)。通过适当增加溶剂的含量,改善了浆料的流动性,提高了成品的质量;通过增大造... 针对阳极支撑型直接碳固体氧化物燃料电池(DC-SOFC)的浓差极化阻抗大的问题,本研究采用改进后的凝胶注模法制备了阳极支撑型锥管状固体氧化物燃料电池(SOFC)。通过适当增加溶剂的含量,改善了浆料的流动性,提高了成品的质量;通过增大造孔剂的含量,提高了阳极的孔隙率,减小了气体的扩散阻力。改进后的SOFC以氢气为燃料,在800℃运行时,开路电压为1.05 V,电化学阻抗谱的极化阻抗更小,电池的最大功率密度为0.67 W×cm^(–2)(阴极有效面积为2.2 cm^(2)),明显优于改进前的SOFC。改进后的SOFC直接采用担载质量分数5%K的活性炭为燃料,在800℃运行时,开路电压为1.030 V,接近理论电压,最大功率密度达0.74 W×cm^(–2),以400 mA进行恒流放电,碳燃料的有效利用率为31%,高于改进前电池的碳燃料的有效利用率17%。将改进后的4个锥管状单电池串联成电池组,直接采用担载质量分数5%K催化剂的活性炭为燃料,在800℃运行时,最大功率达8.0 W,高于改进前的4节DC-SOFC电池组(4.1 W),该电池组碳燃料的有效利用率为15%,峰值功率密度可达0.91 W×cm^(–2),超过了文献报道的最高值。 展开更多
关键词 直接碳固体氧化燃料电池 凝胶注模法 Boudouard反应 锥管串接式 钾催化剂
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直接乙醇燃料电池PtSn/C电催化剂的合成表征和性能 被引量:13
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作者 姜鲁华 周振华 +4 位作者 周卫江 王素力 汪国雄 孙公权 辛勤 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期1511-1516,M006,共7页
采用多元醇法制备了 n( Pt) /n( Sn)比为 2∶ 1 ,3∶ 1 ,4∶ 1的 Pt Sn/C电催化剂 .通过 XRD,TEM、循环伏安和氢化学吸附技术对催化剂进行了表征 . TEM和 XRD结果表明 ,不同比例的 Pt Sn/C金属粒子的平均粒径均小于 4nm,且粒径分布较窄 ... 采用多元醇法制备了 n( Pt) /n( Sn)比为 2∶ 1 ,3∶ 1 ,4∶ 1的 Pt Sn/C电催化剂 .通过 XRD,TEM、循环伏安和氢化学吸附技术对催化剂进行了表征 . TEM和 XRD结果表明 ,不同比例的 Pt Sn/C金属粒子的平均粒径均小于 4nm,且粒径分布较窄 ;该系列催化剂中 Pt具有 fcc结构 ;Pt Sn间的相互作用使 Pt晶格参数增大 .循环伏安和氢化学吸附实验结果表明 ,加入 Sn可抑制 Pt对氢的吸附 ,Pt3Sn/C对乙醇的氧化电流比Pt4 Sn/C高约 1倍 .用不同 n( Pt) /n( Sn)比的催化剂作为直接醇类燃料电池阳极电催化剂 ,在相同条件下 ,随着 Sn含量的增加 ,单电池最大输出功率逐渐增大 ,当 Sn含量继续增大时 ,单池性能反而下降 .导致不同比例 Pt Sn催化剂活性差别的原因可能是由于 Sn与 Pt间的合金化程度不同和催化剂粒子尺寸效应及 Sn含量对电池阻抗等几方面因素所致 .对 40 h寿命测试前后的阳极 Pt3Sn/C催化剂的分析 ( Energy dispersive X-rayanalysis,EDX)结果表明 ,Pt Sn含量在测试前后均有所降低 ,Pt 展开更多
关键词 电催化剂 PTSN 直接乙醇燃料电池
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直接乙醇燃料电池初探 被引量:20
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作者 宋树芹 陈利康 +2 位作者 刘建国 魏昭彬 辛勤 《电化学》 CAS CSCD 2002年第1期105-110,共6页
采用商品化的PtRu/C和Pt/C分别作乙醇阳电极和氧气阴电极的催化剂 ,Nafion 115膜作固体电解质 ,组装成面积为 9cm2 的单池 .考察了电池温度、氧气压力、乙醇浓度及流量等对电池性能的影响 .实验结果表明在电池温度为 85℃ ,乙醇浓度为 1... 采用商品化的PtRu/C和Pt/C分别作乙醇阳电极和氧气阴电极的催化剂 ,Nafion 115膜作固体电解质 ,组装成面积为 9cm2 的单池 .考察了电池温度、氧气压力、乙醇浓度及流量等对电池性能的影响 .实验结果表明在电池温度为 85℃ ,乙醇浓度为 1.0mol/L ,流量为 0 .5mL/min ,氧气压力为 0 .5MPa ,流量为 6 8mL/min条件下 ,电池开路电压为 0 .6 0 8V ,电流密度 5 0mA/cm2 时的放电端电压为 0 .32 9V ,电池最大功率密度为 19.2 5mW 展开更多
关键词 直接乙醇燃料电池 膜电极 聚合物电解质 NAFION膜 电池性能
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直接乙醇燃料电池阳极催化材料的研究进展 被引量:10
6
作者 罗彬 周德璧 +3 位作者 赵大鹏 刘军 王珏 王俊杰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第F11期288-291,共4页
评述了直接乙醇燃料电池阳极催化剂研究过程中存在的主要问题,简述了DEFC阳极催化荆的电催化氧化反应机理,概述了目前研究的主要成就,并对今后直接乙醇燃料电池阳极催化材料发展方向进行了展望。
关键词 直接乙醇燃料电池 阳极电催化剂 乙醇氧化 电化学氧化机理
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碳纤维基PtSn催化剂直接乙醇燃料电池制备及性能研究 被引量:12
7
作者 王旭红 袁善美 +1 位作者 朱昱 倪红军 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1454-1458,共5页
采用自制的碳纤维基PtSn催化剂薄膜作为阳极催化剂,商用Pt/C作为阴极催化剂,Nafion 115膜作为质子交换膜,通过热压制成膜电极,组装平板型直接乙醇燃料单电池,搭建测试系统并进行性能的测试,研究了温度、乙醇浓度、溶液流量、进气流量等... 采用自制的碳纤维基PtSn催化剂薄膜作为阳极催化剂,商用Pt/C作为阴极催化剂,Nafion 115膜作为质子交换膜,通过热压制成膜电极,组装平板型直接乙醇燃料单电池,搭建测试系统并进行性能的测试,研究了温度、乙醇浓度、溶液流量、进气流量等参数对DEFC的影响。结果表明,当乙醇溶液浓度为1.0 mol/L、溶液进样流量为1.0 mL/min、溶液温度为80℃、氧气进样流量为100 mL/min时结果较优,单电池的最高功率密度达18.2 mW/cm2。 展开更多
关键词 直接乙醇燃料电池(DEFC) 碳纤维 PtSn催化剂 膜电极
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直接乙醇燃料电池研究进展 被引量:12
8
作者 袁善美 朱昱 +1 位作者 倪红军 黄明宇 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期15-18,共4页
介绍了直接乙醇燃料电池(DEFC)电催化氧化机理,分析了碳载铂催化剂等物质担载催化剂在DEFC中的性能,论述了电解质膜及DEFC性能的研究现状,指出了从阳极催化剂、电解质膜等方面提高DEFC性能的途径。
关键词 直接乙醇燃料电池 电催化机理 电催化剂 电解质膜
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直接乙醇燃料电池的研究现状及前景 被引量:10
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作者 朱科 陈延禧 张继炎 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期187-190,共4页
以纯氢为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC)已日趋成熟,直接甲醇燃料电池(DMFC)的研究比较活跃,鉴于氢存储较难且甲醇有毒,人们试图开发采用来源丰富、毒性低、可再生的燃料如乙醇的燃料电池。综述了乙醇在Pt上氧化的电催化机理,直接乙... 以纯氢为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC)已日趋成熟,直接甲醇燃料电池(DMFC)的研究比较活跃,鉴于氢存储较难且甲醇有毒,人们试图开发采用来源丰富、毒性低、可再生的燃料如乙醇的燃料电池。综述了乙醇在Pt上氧化的电催化机理,直接乙醇燃料电池(DEFC)的阳极电催化剂,电解质膜及其改性,电池性能及其影响因素,并对分别采用纯氢、甲醇和乙醇作为燃料的PEMFC、DMFC和DEFC三种燃料电池进行了对比,阳极电催化剂和电解质膜的研究改进是今后DEFC的工作重点。 展开更多
关键词 直接乙醇燃料电池 电催化剂 电解质膜 电催化机理 质子交换膜燃料电池
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Pt-Fe/GO纳米催化剂的制备及其电催化乙醇氧化性能研究
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作者 信震宇 郭瑞华 +4 位作者 乌仁托亚 王艳 安胜利 张国芳 关丽丽 《无机材料学报》 北大核心 2025年第4期379-387,I0008-I0012,共14页
直接乙醇燃料电池(DEFC)因其能量转换效率高、噪声低以及友好环境而受到广泛关注。然而,这类电池仍面临催化剂成本高、稳定性差及催化活性低等问题。本研究选用氧化石墨烯(GO)作为载体,以乙二醇为还原剂,六水合氯铂酸为前驱体,并引入非... 直接乙醇燃料电池(DEFC)因其能量转换效率高、噪声低以及友好环境而受到广泛关注。然而,这类电池仍面临催化剂成本高、稳定性差及催化活性低等问题。本研究选用氧化石墨烯(GO)作为载体,以乙二醇为还原剂,六水合氯铂酸为前驱体,并引入非贵金属Fe,通过调节Pt与Fe的摩尔比,利用微波加热合成法制备出二元合金催化剂PtFe_(x)/GO(x=1/6、1/5、1/4、1/3、1/2、1),在GO载体上原位负载纳米晶粒。原子半径小的Fe固溶到Pt晶格中,导致Pt晶格的相邻原子间距缩小,晶格收缩,从而形成Pt-Fe合金。当x=1/3时,催化剂表现出最优的催化活性,其电催化活性面积为69.84m^(2)/g,氧化峰值电流密度为858.42A/g,并且Tafel斜率较小。1100s的计时电流测试下,PtFe_(1/3)/GO催化剂的稳态电流密度为194.80 A/g, CO的氧化峰电位为0.554 V,活化能为18.37 kJ/mol, 800圈测试后电流密度保持率为80.48%,优于商业Pt/C(JM)催化剂。研究表明,引入非贵金属Fe能够显著提升Pt基催化剂的催化活性和稳定性,为Pt基催化剂材料的设计与潜在应用提供了重要的理论依据。 展开更多
关键词 直接乙醇燃料电池(DEFC) 原位负载 二元合金催化剂 微波加热合成法
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直接乙醇燃料电池电催化剂研究进展 被引量:6
11
作者 朱昱 周燕琴 +2 位作者 魏金栋 张宇 倪红军 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期18-22,24,共6页
综述了直接乙醇燃料电池阳极催化剂的催化反应机理、铂系和非铂系电催化剂,详细介绍了铂系催化剂中单一金属催化剂、二元合金催化剂和三元及多元复合催化剂的研究现状,并对电催化剂的研究方向进行了展望。
关键词 直接乙醇燃料电池 电催化机理 阳极电催化剂
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直接乙醇燃料电池研究面临的挑战 被引量:5
12
作者 宋树芹 王毅 沈培康 《电池》 CAS CSCD 北大核心 2007年第6期457-459,共3页
从热力学、动力学及乙醇渗透等方面,综述了直接乙醇燃料电池(DEFC)研究面临的挑战。从热力学角度看,在低温(<100℃)时,乙醇的最大热力学转化效率低于14%,降低了DEFC的效率;从动力学角度看,目前对乙醇氧化活性最高的Pt-Sn催化剂仍不... 从热力学、动力学及乙醇渗透等方面,综述了直接乙醇燃料电池(DEFC)研究面临的挑战。从热力学角度看,在低温(<100℃)时,乙醇的最大热力学转化效率低于14%,降低了DEFC的效率;从动力学角度看,目前对乙醇氧化活性最高的Pt-Sn催化剂仍不能使乙醇完全氧化,降低了DEFC的法拉第效率;乙醇渗透可能带来的后果,加大了研究的困难性。 展开更多
关键词 直接乙醇燃料电池(DEFC) 乙醇氧化 乙醇渗透
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直接乙醇燃料电池用Nafion/SiO_2复合膜的制备及性能研究 被引量:4
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作者 倪红军 吕灿灿 +2 位作者 张成进 廖萍 黄明宇 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期65-66,75,共3页
用纳米SiO2对Nafion117进行了掺杂改性并制膜,采用气相色谱分析仪和电化学工作站分别对膜的渗透率和质子电导率等进行了研究。结果表明,掺杂改性后,经60℃硅溶胶处理的膜具有高的质子导电率和高温保水性能,同时使膜的乙醇渗透率大幅度... 用纳米SiO2对Nafion117进行了掺杂改性并制膜,采用气相色谱分析仪和电化学工作站分别对膜的渗透率和质子电导率等进行了研究。结果表明,掺杂改性后,经60℃硅溶胶处理的膜具有高的质子导电率和高温保水性能,同时使膜的乙醇渗透率大幅度降低。经60℃硅溶胶处理的膜和其它条件处理的膜的渗透系数为4.07×10-4cm2/s、8.13×10-4cm2/s,表明经过60℃硅溶胶处理的Nafion膜乙醇渗透系数降低一半。 展开更多
关键词 直接乙醇燃料电池 质子交换膜 乙醇渗透率 质子电导率
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光辅助直接甲醇燃料电池阳极催化剂的研究进展 被引量:1
14
作者 方峣 刘雷 +2 位作者 高志华 黄伟 左志军 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2611-2628,共18页
直接甲醇燃料电池(DMFCs)因其能够在较低工作温度下提供清洁、可持续能源方面的潜力而备受关注,但阳极缓慢的甲醇氧化反应(MOR)限制了其商业化应用。光辅助直接甲醇燃料电池(PMFCs)能利用光电耦合机制加速MOR过程,实现甲醇的化学能高效... 直接甲醇燃料电池(DMFCs)因其能够在较低工作温度下提供清洁、可持续能源方面的潜力而备受关注,但阳极缓慢的甲醇氧化反应(MOR)限制了其商业化应用。光辅助直接甲醇燃料电池(PMFCs)能利用光电耦合机制加速MOR过程,实现甲醇的化学能高效转化为电能,为开发高效、可持续的能源转换系统带来了巨大希望。本文首先简要回顾了PMFCs的背景、意义和在能源研究中的价值。从PMFCs的基本结构组成和酸碱介质下甲醇光电催化氧化的基本路径出发,总结了PMFCs阳极光电催化剂的研究进展。重点针对不同类型的PMFCs阳极光电催化剂,讨论光辅助下的MOR增强机制,如催化剂的尺寸效应、晶面效应、吸光性能、导电性以及表面等离激元共振(SPR)效应等方面的影响。PMFCs未来需要重点关注的研究方向是深入理解PMFCs的光电耦合机制和PMFCs阳极催化剂的构效关系,以及解决实际二电极系统下PMFCs光阳极的设计问题。 展开更多
关键词 光辅助直接甲醇燃料电池 甲醇氧化 光化学 电化学 催化剂
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新型碳纤维负载直接乙醇燃料电池Pt-SnO_2阳极催化剂的性能研究 被引量:6
15
作者 王旭红 朱慧 +2 位作者 黄金山 纪网金 骆秀淇 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期763-768,共6页
采用静电纺丝技术制备了碳纤维基纳米Pt-SnO2阳极催化剂(Pt/Sn原子比为3)。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等技术对该催化剂进行了表征,并采用循环伏安法对其在乙醇燃料电池中的阳极催化活性进行了评价。结... 采用静电纺丝技术制备了碳纤维基纳米Pt-SnO2阳极催化剂(Pt/Sn原子比为3)。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)等技术对该催化剂进行了表征,并采用循环伏安法对其在乙醇燃料电池中的阳极催化活性进行了评价。结果表明,纳米Pt-SnO2催化剂均匀地分散在碳纤维骨架上;随着烧结温度的升高,碳纤维载体的致密度越高、导电性能越好。电催化性能测试表明,烧结温度为800℃时催化剂的峰电流密度最大,达到0.11 A/cm2,抗中毒能力也最强。单电池的发电性能表明,在一定的乙醇浓度下,1.0 mL/min进样流速具有最优的发电效率。 展开更多
关键词 直接乙醇燃料电池 静电纺丝 碳纤维 Pt-SnO2 阳极催化剂
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固体氧化物直接碳燃料电池研究进展 被引量:6
16
作者 蔡宁生 李晨 史翊翔 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第17期112-120,共9页
固体氧化物直接碳燃料电池(solid oxide direct carbonfuel cell,SO-DCFC)在煤炭清洁利用方面具有独特优势,近年来受到研究人员的广泛重视。在对SO-DCFC基本概念与特点介绍基础上,对其中3个重要研究内容,即阳极反应机制、机制建模与模... 固体氧化物直接碳燃料电池(solid oxide direct carbonfuel cell,SO-DCFC)在煤炭清洁利用方面具有独特优势,近年来受到研究人员的广泛重视。在对SO-DCFC基本概念与特点介绍基础上,对其中3个重要研究内容,即阳极反应机制、机制建模与模拟、及性能改进与优化方面的研究现状和进展进行了综述分析,指出SO-DCFC阳极反应机制与碳燃料和阳极接触方式密切相关,对其性能改进极为重要;碳燃料与阳极直接物理接触时基本不发生碳的直接电化学反应,碳燃料与CO2的气化反应是影响SO-DCFC性能的速率控制步骤;目前SO-DCFC模拟研究工作较少,应加强SO-DCFC机制建模与模拟工作;通过引入碳燃料催化气化和抑制阳极CO积炭能显著改善电池性能。 展开更多
关键词 直接燃料电池 固体氧化 反应机制 机制建模 性能改进
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直接乙醇燃料电池阳极催化剂的研究进展 被引量:5
17
作者 王旭红 朱慧 +3 位作者 刘飞 黄金山 董如林 倪红军 《材料导报》 CSCD 北大核心 2013年第21期128-131,共4页
主要综述了直接乙醇燃料电池阳极电催化剂的电催化机理,论述了直接醇类燃料电池的阳极催化剂以及催化剂载体的研究现状,指出阳极催化剂的种类及存在的问题,分析载体对催化剂催化性能的影响,展望了乙醇燃料电池阳极催化剂及担载物的发展。
关键词 直接乙醇燃料电池 阳极电催化剂 催化剂载体
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直接甲醇燃料电池甲醇电氧化催化剂研究的新动向 被引量:10
18
作者 陈胜洲 董新法 林维明 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期466-470,共5页
概述了直接甲醇燃料电池甲醇电氧化催化剂最近的一些研究情况。电化学沉积法和采用有机金属前驱体、有机溶剂中还原金属化合物制备催化剂的方法可以有效地控制催化剂组成、分布、颗粒大小 ;铂 -金属大环化合物对甲醇的电催化氧化具有很... 概述了直接甲醇燃料电池甲醇电氧化催化剂最近的一些研究情况。电化学沉积法和采用有机金属前驱体、有机溶剂中还原金属化合物制备催化剂的方法可以有效地控制催化剂组成、分布、颗粒大小 ;铂 -金属大环化合物对甲醇的电催化氧化具有很好的催化活性 。 展开更多
关键词 直接甲醇燃料电池 甲醇 氧化催化剂 电化学沉积法 金属大环化合物 金属碳化物 钙钛矿氧化
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直接碳固体氧化物燃料电池阳极材料的研究进展 被引量:6
19
作者 张英杰 吴昊 +3 位作者 曾晓苑 李雪 董鹏 肖杰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期90-98,共9页
如今,世界能源与环境问题日益严峻,其中煤炭、石油等化石燃料的粗放利用是一个很重要的原因,开发一种高效、清洁的煤炭利用技术已经迫在眉睫。直接碳固体氧化物燃料电池(Direct carbon solid oxide fuel cell,DC-SOFC)作为全固态的能量... 如今,世界能源与环境问题日益严峻,其中煤炭、石油等化石燃料的粗放利用是一个很重要的原因,开发一种高效、清洁的煤炭利用技术已经迫在眉睫。直接碳固体氧化物燃料电池(Direct carbon solid oxide fuel cell,DC-SOFC)作为全固态的能量转换装置,可以直接采用固体碳作为燃料,将化学能直接转化为电能,理论上其能量转化效率接近100%。这种全固态的结构可以有效地避免液态金属阳极DCFC和复合电解质型DCFC电解液泄漏、腐蚀和由空气中的二氧化碳引起的电池性能衰减等问题。随着SOFC电池技术的迅速发展,DC-SOFC技术受到了越来越多研究者的关注,并有望成为新一代清洁能源技术。然而,由于采用固体电解质和固体碳燃料,DC-SOFC阳极反应过程复杂且影响因素众多,不同的阳极材料在性能上有着不同的表现。对此,国内外研究者为解释其阳极反应机理做了大量的工作,且不断尝试将各种新型材料用作DC-SOFC的阳极,并取得了一定的成果,对其阳极反应机理做出了合理的推断,在充分发挥DC-SOFC安全性和稳定性的同时大幅提升了其输出性能。目前,对于DC-SOFC的阳极机理,根据电池中碳燃料引入形式的不同,产生了两种不同的理论,且均有合理的实验数据支撑。而已经报道的DC-SOFC阳极材料除了最早的贵金属Pt阳极材料以外,主要有以Ni-YSZ为代表的Ni基复合金属陶瓷阳极材料、以Cu-Ni-YSZ为代表的Cu基复合金属陶瓷阳极材料、以Ag-GDC为代表的Ag基复合金属陶瓷阳极材料及以LST或LSCT为代表的混合离子和电子导体阳极材料(MIECs)。大量研究表明,在金属陶瓷阳极中加入Fe、Sn等具有催化功能的元素能有效增加电池的输出功率,提高燃料的利用效率。这些材料虽然在输出性能上表现不一,但是均存在各自的优势,为DC-SOFC的研究提供了不同的思路。此外,以现有材料为基础,对阳极结构进行优化,进一步提升电池的输出性能,也为未来的阳极材料研究提供了新的方向。本文系统地总结并分析了DC-SOFC阳极结构特性、反应机理以及各类不同阳极材料的最新研究进展,展望了直接碳固体氧化物燃料电池阳极材料的未来发展方向,以期为DC-SOFC阳极材料的高效研究提供有价值的参考。 展开更多
关键词 直接碳固体氧化燃料电池 阳极材料 复合金属陶瓷材料 混合离子和电子导体
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Pt-SnO_2/C电催化剂异型直接乙醇燃料电池的性能 被引量:2
20
作者 倪红军 吕灿灿 +2 位作者 王旭红 江学范 汤东 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS 北大核心 2012年第4期379-384,共6页
以掺杂石墨粉的中间相碳微球(MCMB/G)烧结管为阴极支撑体,采用浸涂工艺分别制备了扩散层和催化层,通过在其外表面包裹Nafion 117膜制得管状异型阴极并组装成异型直接乙醇燃料电池,采用水热乙二醇制备了适用于直接乙醇燃料电池的阳极电... 以掺杂石墨粉的中间相碳微球(MCMB/G)烧结管为阴极支撑体,采用浸涂工艺分别制备了扩散层和催化层,通过在其外表面包裹Nafion 117膜制得管状异型阴极并组装成异型直接乙醇燃料电池,采用水热乙二醇制备了适用于直接乙醇燃料电池的阳极电催化剂,并通过XRD,TEM和EDS等技术对其进行了表征.采用线性循环伏安曲线、交流阻抗等测试手段,对Pt-SnO2/C电催化剂异型直接乙醇燃料电池进行了性能测试,并考察了温度、氧气流量等对电池极化性能的影响.结果表明:异型电池阻抗大于传统的平板电池,但其活化后电池阻抗明显下降;较高的氧气流量和较高的工作温度有利于提高电池性能;60℃条件下,Pt-SnO2/C电催化剂异型直接乙醇燃料电池功率密度达到8.5 mW.cm-2. 展开更多
关键词 异型直接乙醇燃料电池 Pt-SnO2/C电催化剂 管状阴极 电池性能 功率密度
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