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/> 3.2.4 碳纤维的影响因素 14
3.3 结论 16
4 水热法制备PtSnO2/C阳极催化剂的表征及性能测试 17
4.1 实验方法 17
4.1.1 PtSnO2/C阳极催化剂的制备及表征 17
4.1.2 工作电极的制备与测试 17
4.2 结果与讨论 17
4.2.1 催化剂的XRD衍射图谱 17
4.2.2 催化剂的SEM图 19
4.2.3 水热温度对催化剂催化性能的影响 20
4.2.4 pH对催化剂电催化性能的影响 22
4.3 结论 25
5 实验结论 26
参考文献 27
致谢 29
1 绪论
1.1 直接乙醇燃料电池概述
燃料电池是一种新型发电装置，有其独到之处：高能量转化率、低辐射、高可靠性、低环境污染、噪音小及易启动，它也可直接将化学能转化为电能。对燃料电池以及燃料电池相关的技术研发，使其在国防工程、通讯、电力、汽车等领域的应用取得了很大的进展。燃料电池因而也越来越备受人们的推崇，有望成为当今世纪的主要新型能源之一[1]。
目前的燃料电池分三种：PEMFC、DMFC、DEFC。表11是它们特点的比较[2]。
表11 PEMFC、DMFC、和DEFC的特点比较
燃料电池类型
PEMFC
DMFC
DEFC
燃料
纯氢
甲醇
乙醇
燃料来源
重整制氢，电解水
CO加H2合成甲醇
农作物发酵，生物质制得
燃料存储
难
容易
容易
安全性
不安全
有较高毒性
较安全
电池电动势/V
1.299
1.213
1.145
可逆能量效率(△G/△H)(％)
83.0
96.7
96.9
阳极完全氧化反应
H2 2H++2e
CH3OH+H2O CO2+6H++6e
C2H5OH+3H2O 2CO2+12H++12e
阳极完全氧化反应的电子转移数
2
6
12
阳极氧化反应难易程度
容易
较难
难，须断裂碳碳键
氧化产物
H2O
HCHO、HCOOH、CO2、H2O
CH3CHO、CH3COOH、CO2、H2O
电极Pt载量
低
较高
较高
电池功率密度
高
较低
较低
技术状态
基本成熟
研究有一定进展
初步研究
直接醇类燃料电池（DAFC）的研究已经成为前沿课题，它的原料来源方式丰富、原料成本低、安全方便且便于携带和存储，而目前的甲醇燃料电池（DMFC）研究的较为深入，但其也有许多缺点，比如甲醇有一定的毒性，长时间的接触对身体不好，限制了它的应用领域。通过表11可以看出，乙醇作为燃料的直接乙醇燃料电池（DEFC），电化学反应中直接将化学能转换为电能，因为它不通过燃烧过程中，没有发动机，它不受卡诺循环的限制[3]。因此反应中能量损耗小，转化率高达30%以上。与传统的石化燃料相比，乙醇来源广、价格低。并且乙醇经过电化学反应后的产物是CO2和H2O，产物绿色环保无污染，故直接乙醇燃料电池是环境友好型的新型能源[4]。乙醇与甲醇相比有很多优点，它的价格低廉，安全无毒；并且理论比能量高、燃料来源渠道宽广，属于可再生的绿色能源。因此，乙醇燃料电池应用前景十分广阔，被誉为本世纪新型能源之一[5]。
近年来，DEFC技术的开发和应用发展迅速，国内外许多高校、研究院所以及各大公司均花费了巨大的人力与物力对DEFC进行了研究开发。研究较多的平板型结构如下图11所示。


1双极板;2 弹性垫片框;3金属集流网;4膜电极组件（MEA）;5金属集流网;6弹性垫片框;7双极板
图11 平板式DEFC示意图
组装电池时，将MEA置于两块金属网中间，采用弹性垫片密封。图中1、7为带有流道的不锈钢或机加工石墨板[6]，具有容易放大与批量生产等优点，但仍面临如乙醇渗漏、电极毒化和不具备自储存燃料等问题[79]。

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