《基於Nafion質子膜的燃料電池型CO感測器的研究》是依託吉林大學，由索輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於Nafion質子膜的燃料電池型CO感測器的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：索輝
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於Nafion質子膜的燃料電池型CO感測器具有低功耗、本質安全、精度高、穩定性好和可在苛刻環境下工作等優點，是最重要的新一代氣體感測器之一。為了擴展其套用領域，需要解決其檢測下限高、測量範圍小、壽命短和在富氫氣氛下選擇性差等問題。本課題擬通過貴金屬電極材料的納米化和合金化技術、三維多孔三相反應界面的構建來降低CO濃度檢測下限和擴大檢測範圍；通過最佳化參考電極結構(電極材料的惰性化、反應氣氛的潔淨化) 和設計新型供水系統來提高CO感測器的壽命；通過對敏感電極材料進行氧化物修飾來提高選擇性。通過本課題的實施，不僅期望確立電極材料製備、三相界面構建、器件結構設計和可靠性評價等方面的關鍵技術，研製出高性能燃料電池型CO感測器，而且還期待在基礎研究層面上，明晰Nafion質子膜基氣體感測器的感知機制，電極反應動力學過程，電極材料的組成、微觀結構與CO敏感特性的關聯等關鍵科學問題。
結題摘要
基於Nafion質子膜的燃料電池型CO 感測器具有低功耗、本質安全、精度高、穩定性好和可在苛刻環境下工作等優點，是最重要的新一代氣體感測器之一。為了能使基於Nafion質子膜的燃料電池型感測器滿足在燃料電池汽車重整制氫系統和環境領域中對CO進行檢測的套用要求，本項目從感測器結構設計，膜電極材料的製備工藝兩個方面展開研究工作，提升了感測器的檢測下限、靈敏度和回響速度等關鍵工藝。具體研究內容和取得的成果如下：首先，根據感測器的原理和Nafion膜的特點，利用Solidworks 2010軟體建模，設計並製作的感測器外殼，通過儲水罐的設計提升的感測器的穩定性和壽命。其次，研究了化學沉澱法、浸漬還原法和熱壓法製備Nafion基感測器膜電極過程中的關鍵工藝，最終確定了熱壓法為最佳的製備方法。在熱壓法製備膜電極的過程中，確定了乙二醇為最佳的分散劑，碳纖維為最佳的碳基擔載材料。最後，研究了最佳工藝條件下，感測器的關鍵氣敏性能，研製的感測器的主要性能指標為：檢測濃度範圍：0.1-500ppm；靈敏度：77mA / ppm；回響時間: 30ppmCO 90%的回響時間小於30秒；恢復時間: 30ppmCO 10%的恢復時間小於30秒，此外，感測器還具有良好的選擇性、重複性、抗濕性和耐氧型，感測器的主要性能指標都滿足計畫書中的要求。在項目的完成過程中，共發表86篇SCI檢索論文，申請國家發明專利4項，其中有2項已經獲得授權。培養教授2人，副教授1人，培養博士研究生4人，碩士研究生6人。
