被動式微型直接甲醇燃料電池MEA陰極的研究與制備.pdf

1、直接甲醇燃料電池(DMFC)有結(jié)構(gòu)相對簡單、燃料便于攜帶儲存以及高能量密度等優(yōu)勢，應用前景非常廣闊。直接甲醇燃料電池的關(guān)鍵部件是膜電極(membraneelectrodeassembly,MEA)，因此研究制備高性能的膜電極對直接甲醇燃料電池的開發(fā)具有重要意義。本論文重點研究了膜電極中的微孔層和催化層，以提高被動式直接甲醇燃料電池的性能。
　　本文首先介紹了被動式微型直接甲醇燃料電池的工作原理與結(jié)構(gòu)特性，并通過分析電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能

2、，分別對陰極微孔層、催化層進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,并通過測試證實了結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的直接甲醇燃料電池，具有更好的性能。
　　在陰極微孔層的優(yōu)化方面，制備了不同碳載量的陰極微孔層，研究比較其電池性能，并選出最佳的碳載量作為固定參量。在此基礎(chǔ)上，在陰極微孔層中加入不同百分比含量的聚四氟乙烯，以改變陰極微孔層的憎水性，得出電池的最大功率密度能達到27mW/cm2。然后，在陰極微孔層中構(gòu)建出不同的PTFE梯度結(jié)構(gòu)，研究比較其對電池性能的影響，得出電池的

3、最大功率密度可達到31mW/cm2。最后，在陰極微孔層中添加碳酸銨作為造孔劑并改變其百分比含量，研究其對電池性能的影響，得出電池的最大功率密度可達到28mW/cm2。
　　在陰極催化層的優(yōu)化方面，通過在陰極催化層中加入憎水劑PTFE來制備憎水型催化層，在此基礎(chǔ)上用造孔劑碳酸銨來優(yōu)化陰極孔隙率，然后在催化層表面制作吸水層，以改善陰極水管理和氧氣傳質(zhì)，提高電池性能。調(diào)節(jié)PTFE和造孔劑碳酸銨在催化層干燥后質(zhì)量中的比重，以形成多層催化層