直接液體燃料電池

第1章  緒論1
1.1　直接液體燃料電池概述2
1.1.1　直接液體燃料電池概況2
1.1.2　直接液體燃料電池工作原理5
1.2　直接液體燃料電池基本結(jié)構(gòu)8
1.2.1　膜電極8
1.2.2　雙極板10
1.2.3　端板11
1.2.4　流場12
1.2.5　密封性12
1.2.6　輔助設(shè)備12
1.3　直接液體燃料電池的分類13
1.4　直接液體燃料電池關(guān)鍵材料20
1.4.1　催化劑20
1.4.2　載體21
1.4.3　固體電解質(zhì)22
1.5　直接液體燃料電池性能評價26
1.5.1　極化曲線26
1.5.2　功率密度和能量密度28
1.5.3　長效性29
1.6　總結(jié)與展望30
參考文獻31
第2章  陽極催化劑41　
2.1　陽極反應(yīng)氧化機理42
2.1.1　甲醇電氧化機理42
2.1.2　乙醇電氧化機理44
2.1.3　甲酸電氧化機理45
2.2　陽極催化劑46
2.2.1　甲醇電氧化催化劑46
2.2.2　乙醇電氧化催化劑59
2.2.3　甲酸電氧化催化劑61
2.3　催化劑制備技術(shù)63
2.3.1　浸漬-液相還原法63
2.3.2　膠體法65
2.3.3　微乳法67
2.3.4　電化學(xué)法68
2.3.5　氣相還原法69
2.3.6　氣相沉積法70
2.3.7　高溫合金化法70
2.3.8　羰基簇合物法70
2.3.9　預(yù)沉積法71
2.3.10　離子液體法71
2.3.11　噴霧熱解法72
2.3.12　固相反應(yīng)方法73
2.3.13　多醇過程法73
2.3.14　微波法74
2.3.15　組合法74
2.3.16　離子交換法74
2.3.17　輻照法75
2.4　催化劑表征技術(shù)75
2.4.1　物理表征76
2.4.2　電化學(xué)表征83
2.5　總結(jié)與展望90
參考文獻91
第3章  陰極催化劑108　
3.1　電催化氧還原機理109
3.2　氧還原測試技術(shù)113
3.2.1　電化學(xué)測量暫態(tài)技術(shù)113
3.2.2　電化學(xué)測量穩(wěn)態(tài)技術(shù)115
3.2.3　旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極117
3.3　催化劑性能評價118
3.3.1　活性118
3.3.2　選擇性121
3.3.3　穩(wěn)定性及抗中毒能力123
3.4　催化劑理論設(shè)計124
3.4.1　理論基礎(chǔ)124
3.4.2　理論模型126
3.5　催化劑材料131
3.5.1　貴金屬催化劑131
3.5.2　非貴金屬催化劑139
3.6　催化機理149
3.6.1　結(jié)構(gòu)效應(yīng)149
3.6.2　電子效應(yīng)150
3.6.3　粒徑效應(yīng)151
3.7　可實用化催化劑152
3.8　總結(jié)與展望162
3.9　致謝163
參考文獻163
第4章  燃料電池質(zhì)子交換膜材料179
4.1　概述180
4.2　質(zhì)子交換膜材料類型181
4.2.1　全氟磺酸樹脂材料182
4.2.2　碳氫聚合物膜材料183
4.2.3　芳族聚合物膜材料183
4.2.4　酸堿基聚合物材料184
4.3　質(zhì)子交換膜的表征方法185
4.3.1　小角X射線散射和小角度中子散射185
4.3.2　顯微鏡：一種直觀的結(jié)構(gòu)研究技術(shù)186
4.3.3　熱試驗與動態(tài)力學(xué)性能189
4.3.4　正電子湮沒壽命譜191
4.3.5　介電弛豫：理解離子輸運與結(jié)構(gòu)的關(guān)系191
4.4　全氟磺酸質(zhì)子交換膜192
4.4.1　Nafion形態(tài)學(xué)193
4.4.2　Nafion的力學(xué)性能196
4.4.3　Nafion膜的電化學(xué)性質(zhì)197
4.5　全氟磺酸樹脂膜材料的其他應(yīng)用200
4.5.1　化學(xué)氣氛傳感器200
4.5.2　氯堿電池隔膜材料200
4.5.3　鋰硫電池功能分離器201
4.6　新型納米結(jié)構(gòu)的全氟磺酸電解質(zhì)材料202
4.6.1　介孔結(jié)構(gòu)Nafion膜材料202
4.6.2　雜化納米結(jié)構(gòu)質(zhì)子交換膜204
4.6.3　酸堿基質(zhì)子傳導(dǎo)電解質(zhì)材料205
4.7　總結(jié)與展望207
參考文獻207
第5章  膜電極215
5.1　膜電極概念216
5.1.1　膜電極簡介216
5.1.2　擴散層221
5.2　膜電極的表征222
5.2.1　膜電極物理表征222
5.2.2　膜電極電化學(xué)測試226
5.3　膜電極的制備過程228
5.3.1　催化劑層的制備方法229
5.3.2　擴散層制備233
5.4　有序化膜電極233
5.4.1　介觀尺度有序電極研究進展234
5.4.2　微觀尺度有序電極研究進展239
5.5　自增濕膜電極244
5.6　總結(jié)與展望245
參考文獻245
第6章  直接液體燃料電池技術(shù)253
6.1　直接液體燃料電池進料方式254
6.1.1　主動式直接液體燃料電池254
6.1.2　被動式直接液體燃料電池256
6.2　直接液體燃料電池關(guān)鍵技術(shù)258
6.2.1　流場及集流體設(shè)計258
6.2.2　阻燃料（醇）結(jié)構(gòu)設(shè)計260
6.2.3　兩相管理及燃料傳質(zhì)優(yōu)化265
6.3　直接液體燃料電池模型及數(shù)值模擬270
6.3.1　建立燃料電池數(shù)學(xué)模型的意義270
6.3.2　燃料電池數(shù)學(xué)模型的分類與特點271
6.3.3　直接液體燃料電池數(shù)值模擬274
6.4　直接液體燃料電池集成技術(shù)276
6.4.1　微型直接液體燃料電池技術(shù)276
6.4.2　直接液體燃料電池電堆集成技術(shù)280
6.5　電池穩(wěn)定性及衰減分析281
6.6　總結(jié)與展望284
參考文獻285
第7章  堿性直接液體燃料電池289
7.1　概述290
7.2　堿性直接液體燃料電池工作原理291
7.3　催化劑293
7.3.1　陽極催化劑293
7.3.2　陰極催化劑299
7.4　陰離子交換膜310
7.4.1　堿性陰離子交換膜的物質(zhì)傳輸與電導(dǎo)率310
7.4.2　堿性陰離子交換膜的穩(wěn)定性313
7.5　堿性直接液體燃料電池面臨的挑戰(zhàn)317
7.6　總結(jié)與展望318
參考文獻319
第8章  其他液體燃料電催化氧化329
8.1　二甲醚燃料330
8.1.1　電催化氧化概述331
8.1.2　電極材料332
8.2　硼氫化物燃料334
8.2.1　電催化氧化概述335
8.2.2　電極材料336
8.3　氨燃料340
8.3.1　電催化氧化概述342
8.3.2　電極材料342
8.4　肼燃料344
8.4.1　電催化氧化概述345
8.4.2　電極材料346
8.5　尿素燃料348
8.5.1　電催化氧化概述349
8.5.2　電極材料350
8.6　總結(jié)與展望351
參考文獻352
　
索引357