《基於超分子化合物儲能的直接甲醇燃料電池》是依託北京科技大學，由米萬良擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於超分子化合物儲能的直接甲醇燃料電池
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：米萬良
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以燃料電池為代表的清潔高效能源利用技術是解決日趨嚴重的能源危機以及環境污染問題的有效途徑之一，直接甲醇燃料電池(DMFC)具有理論轉換效率高、啟動溫度低、結構簡單等諸多優點而備受關注。針對DMFC存在的三個主要問題，本項目提出採用超分子化合物即雜多酸先在催化劑作用下將甲醇催化氧化成CO2，並將甲醇的能量以電子和質子的形式存儲在還原態雜多酸中的創新性方法，通過將還原態的雜多酸在燃料電池陽極上進行氧化、釋放電能，使其再生並循環使用。這種新方法有效避免了傳統DMFC中甲醇在質子交換膜中的滲透，甲醇中間氧化產物CO中毒電極以及CO2聚積導致催化劑利用率下降等問題，同時可以在中間反應中實現較高純度CO2的零能耗分離。通過對以雜多酸為氧化劑催化氧化甲醇反應過程的實驗研究，揭示雜多酸氧化與還原再生的熱力學、動力學、傳質傳熱規律以及催化反應機理等特性，從而為研發甲醇-雜多酸體系新型燃料電池奠定理論基礎。
結題摘要
經過歷時三年的研究，本項目搭建了超分子化合物氧化甲醇的實驗裝置，建立了分析檢測該反應過程的測試方法和系統，同時還搭建了還原態超分子化合物在單電池電堆發電測試裝置。通過這些實驗裝置，測試平台等，完成了不同催化劑（負載在Al2O3，SiO2，碳載體上的Pt，Ru，Cu，Ce等催化劑）上超分子化合物（磷鉬酸、磷鎢酸）氧化甲醇的性能實驗，分別考察了溫度、反應時間、反應物濃度等對反應進行程度的影響。通過電化學工作站考察了還原態超分子化合物的電化學性能，考察了不同電極材料、溫度、濃度等對其放電性能的影響，同時對還原態超分子化合物的在實際單電池電堆上的發電性能進行了考察，分別從濃度、溫度等方面進行了系統的研究。總體上完成了超分子化合物氧化甲醇的動力學、熱力學特性研究，對其過程的傳熱傳質、催化反應機理等以具體實驗方式進行了闡述。
