堿性肼燃料電池的研究.pdf

1、直接肼燃料電池(directhydrazinefuelcell，DHFC)具有燃料易運(yùn)輸與儲存、重量輕、體積小、能量效率高等優(yōu)點，并且反應(yīng)產(chǎn)物為N2和H2O，因而系統(tǒng)設(shè)計簡單、環(huán)保，是具有廣闊應(yīng)用前景的燃料電池，尤其適用于便攜式電源。 由于肼(N2H4)在離子交換膜中的滲透降低DHFC發(fā)電性能，是目前限制DHFC發(fā)展的重要因素。圍繞這個問題，本論文以探索肼電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，以降低肼的滲透為主要目的，分別從電池的燃料、離子交換膜和催

2、化劑三個不同方面對肼的滲透進(jìn)行了研究。 本論文在水合肼溶液中加入不同濃度的NaOH，調(diào)整燃料的成分，通過對不同電流密度下電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體的測定，探討了堿性DHFC的陽極電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。并通過對堿性DHFC開路電壓、極化曲線和發(fā)電性能的測試，發(fā)現(xiàn)在水和肼中加入堿可大大提高DHFC的性能，并在此基礎(chǔ)上，研究了燃料粘度對DHFC性能的影響，發(fā)現(xiàn)燃料粘度增大會降低離子的傳導(dǎo)性，從而使電池的性能降低。 本研究對比了陽離子交換膜和

3、陰離子交換膜對于堿性DHFC的發(fā)電性能的影響。結(jié)果表明由于陰離子交換膜可限制N2H5+和Na+的滲透，使用陰離子交換膜的DHFC性能要比使用陽離子交換膜的DHFC性能要高。常溫的功率密度達(dá)到了88mW/cm2。 對于陽極催化劑，本論文分別測試了不同放電電流密度下，肼溶液在Ni，Pd/C和表面處理后的Zr-Ni合金的產(chǎn)生氣體的速率，探討了肼在不同陽極催化劑上電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。 在陽極催化劑上，肼在Ni，Pd/C和表面處理后的

4、Zr-Ni合金上發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)都為4電子反應(yīng)，而且Pd的催化活性和電池性能較高。 對于陰極催化劑，本論文進(jìn)行了用CoCl2來改進(jìn)Pt/C電極極化性能的嘗試，期望可以提高陰極催化劑的極化性能來提高電池性能。 結(jié)果表明，采用CoCl2和Pt/C混合催化劑，可使堿性DHFC的發(fā)電性能得到很大的提高。 本論文的實驗研究成果為解決DHFC中肼的滲透并提高DHFC的性能提供了新的可行的方案，在DHFC中有良好的應(yīng)用前景。