静电纺技术构筑直接甲醇燃料电池催化层的应用研究

【摘要】直接甲醇燃料电池(DMFC)由于其能量密度高、低污染以及结构简便易于实现甲醇的存储,有望成为新一代便携式电子设备电源。膜电极集合体(MEA)作为燃料电池的核心部件,直接影响电池的性能。本研究主要通过静电纺技术构筑纳米纤维网络结构Nafion/催化剂/C,将其作为MEA的催化层得到纳米有序的MEA,主要的研究内容如下：(1)通过调节静电纺的参数(如电压、距离和纺丝液的流速)和配制不同配比的静电纺液,来制备具有催化剂良好分布的纳米纤维结构,静电纺条件：静电纺的电压为16-18kV,针头到接收器的距离为15cm,纺丝液的流速为0.15mLh-1,纺丝液的配比为PtRu/C:Nafion:PVA=71/9:14:6条件下可以制备出催化剂良好分布的纳米纤维。(2)将制备的PtRu/C/Nafion纤维作为直接甲醇燃料电池的催化层,制备成膜电极。当膜电极的阳极催化层采用此纤维机构,并且载量降低到1.0mgcm-2时,直接甲醇燃料电池的最大功率密度还可以达到33.0mWcm-2,跟传统的膜电极阳极载量为2.0mgcm-2时的最大功率密度相当。(3)通过调节静电纺的参数(如电压、距离和纺丝液的流速)和配制不同配比的静电纺液,来制备具有碳颗粒良好分布的纳米纤维结构,并在纤维表面通过溶液法沉积上Pt催化剂,静电纺条件：静电纺的电压为16-18kV,针头到接收器的距离为15cm,纺丝液的流速为0.15mLh-1,纺丝液的配比为C:Nafion:PVA=8:7：3,溶液法沉积Pt后纤维表面变得粗糙。(4)静电纺技术制备纳米纤维结构的Pt/CNF,结果表明：通过Na2PtCl6溶液中加入PVP的聚合物配成纺丝液,纺丝液的推进速度是0.05mLh1,针头到接收器的距离是15cm、电压是18-20kV,可以得到PVP/Na2PtCl6的纤维结构,然后360℃/2h高温处理,40℃/2h氮氢混合气还原,可以到纳米纤维结构的Pt/CNF,Pt的颗粒大小大概为6nm。
【作者】陈鹏；
【导师】郑军伟；
【作者基本信息】苏州大学，应用化学，2014，硕士
【关键词】纳米纤维网络；静电纺丝；利用率；膜电极；直接甲醇燃料电池；

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